面向上肢神经康复的人机灵巧力触觉交互

本项目的主要研究内容为:

  • 上肢远端灵巧动作的空间相关运动障碍模型
  • 基于“ 运动-交互-感知-认知” 环路的人机灵巧力触觉交互任务设计与建模
  • 患者弱操作能力下的人机力触觉交互控制
  • 基于多模态多层次评价的康复训练方案个体适应与调整

基于Neurocognitive Therapy的人机交互方法
上肢远端的灵巧动作,需要神经系统的精细运动控制与协调能力,是康复训练中的难点。基于Neurocognitive Therapy 理念,设计人机灵巧力触觉交互的设备、方法和任务,帮助患者进行灵巧操作的康复训练与评价。
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患者弱操作能力下的人机力触觉共享控制
充分调动病人的积极性,让病人主动参与到康复训练过程中来,对于患者的康复有着积极的作用。对于操作能力弱的病人,设计共享控制算法可以帮助其进行主动康复训练。
共享控制示意图
控制算法主要包括遥操作模块,移机器人自主运动模块,以及由导纳控制器和阻抗控制器组成的共享控制模块。这样可以使得目标机器人的控制权限可以在人手操作和机器人自主算法之间连续平滑转移,实现了康复训练模式和难度根据患者情况的个性化调整。

论文

  • 于宁波*, 李思宜, 赵营泉, 王奎, 徐 昌, “一种基于共享控制的人机灵巧力触觉交互系统设计与实现”, 仪器仪表学报 (已录用).
  • Kui Wang, Siyi Li, Chang Xu, Ningbo Yu, “An Extended Kinematic Model for Arm Rehabilitation Training and Assessment”, International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics (IEEE-ARM), Macau, China, August 2016.
  • 李思宜, 赵营泉, 王奎, 徐 昌, 于宁波*, “一种基于Unity3D和共享控制的人机灵巧力触觉交互方法”, 第35届中国控制会议 (CCC), 中国成都,2016年7月.
  • Ningbo Yu*, Kui Wang, Yuan Li, Chang Xu, Jingtai Liu, “A Haptic Shared Control Algorithm for Flexible Human Assistance to Semi-autonomous Robots”, the IEEE International Conference on Intelligent Robotics and Systems (IROS), Hamburg, Germany, September 2015.
  • Ningbo Yu, Kui Wang, Yuan Li, Chang Xu, Jingtai Liu, “A Haptic Shared Control Approach to Teleoperation of Mobile Robots”, the IEEE International Conference on CYBER Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (IEEE-CYBER), Shenyang, China, June 2015.
  • Ningbo Yu*, Kui Wang, Jingtai Liu, “Dexterous Haptic Interaction for Functional Rehabilitation and Assessment of the Upper Limb”, the IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO), Bali, Indonesia, December 2014.
  • 于宁波*, 王奎, “Dexterous haptic interaction to assess rehabilitation-induced recovery of arm function”, 第三届国际康复医学工程会议, 中国上海, 2014年5月