基于FA-NAR神经网络预测人体运动意图
2021-07-20李露王琪陈鑫杰曹鑫杨柠滔刘子璇曾蔡旭戴亮
现代计算机 2021年15期
李露,王琪,陈鑫杰,曹鑫,杨柠滔,刘子璇,曾蔡旭,戴亮
(湖南财政经济学院,长沙410205)
0 引言
下肢外骨骼机器人是一种帮助人们行走、强化人体运动机能的机电一体化装备,作为一种精准辅助人体运动的设备,它需要做到时刻与人体的思想及动作高度契合,实现“所思即所动”的运动控制状态,达到这种理想控制状态的关键问题之一即是人体与机体之间的交互控制[1]。
近年来,科学家们在外骨骼机器人领域取得的巨大进展受到了社会各界人士的关注和认可[2-3]。2000年,美国伯克利大学机器人和人体工程实验室自主研发制造出了第一代下肢外骨骼机器人——BLEEX下肢助力外骨骼机器人,其最显著的特征是结合融汇了多种传感器的感知信号,来全方位感知和预测人体的运动意图[4]。2004年,筑波大学的山海嘉之(Yoshiyuke Sankai)教授在日本政府的资助下,创建成立了Cyberdyne公司,其自主研发完成的HAL系列机器人成为了首个获得全球安全认证(ISO/DIS 13482)的外骨骼机器人产品。HAL系列机器人投入市场后主要应用于医疗和养老机构,帮助下肢运动不便的人们进行康复性训练[5]。
目前,下肢助力外骨骼机器人相关研究面临众多技术难题,其中,人体运动意图感知技术是一项重要研究内容。研究者们通过深入探索人体变换行走动作时下肢的运动机理探究出了能够表征人体下肢行为的反馈信号,并利用其中有效的反馈信号建立了下肢康复机器人感知系统,并根据感知系统产生的多源异构信息特征提出了将多种信息融汇在一起的预测算法,从而获得人体下一时刻的运动趋势。……
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