Мышечные модели являются важными компонентами любой симуляции мышечно-костной системы. Кроме того, мышечные модели, которые включаются в нейронные протезы и ортопедические устройства, могли бы значительно улучшить функциональные характеристики последних.

Целью исследования было сравнение функциональных характеристик двух типов мышечных моделей с точки зрения предсказания моментов, развиваемых локтевым суставом человека. Предсказание момента основывалось на кинематике и нервно-мышечной деятельности сустава. Оценка функциональных характеристик мышечных моделей требовалась для внедрения их в моторизированный экзоскелет, приводимый в действие ЭМГ-сигналами (ортопедическое устройство).

Экспериментальная установка включала в себя пассивный экзоскелет, способный измерять кинематику и динамику сустава в дополнение к активности мышечных ЭМГ-сигналов. Были разработаны и проанализированы два типа моделей: (i) модель Хилла и (ii) нейронная сеть. задачей, отобранной для оценки функционирования мышечных моделей, было сгибательно-разгибательное движение предплечья весом руки. Для этой выполнения этой задачи в качестве входных сигналов мышечной модели использовались нормализованная нейронная активация четырех главных мышц сгибатели-разгибатели локтевого сустава, угол локтевого сустава и угловая скорость. При использовании таких входных сигналов выходным сигналом мышечной модели был предсказанный момент, прикладываемый к локтю во время движения. Результаты показали хорошую функциональность модели Хилла, хотя предсказания по модели нейронной сети оказались еще выше.

а

b

Рис.: Мышечная модель Хилла, предсказывающая нормализованную силу мышцы (F/F0) как функцию нормализованной длины (L/L0) и нормализованной скорости в конечной точке (V/V0) для максимального уровня нейронной активации U=1 (a) и для среднего уровня нейронной активации U=0.25, 0.5 0.75, 1 (b)

Категория: EXO-UL1 | 1 Комментарий »

Комментарии