Устойчивое управление позой и движениями стоящего гуманоида по принципу естественных синергий у человека
Автор: Александров А.В., Мергнер Т., Фролов А.А., Хеттик Г., Муравьев И.П.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (59) т.17, 2013 года.
Бесплатный доступ
Теоретически и экспериментально исследуются биологически адекватные принципы устойчивого управления движением тела стоящего гуманоида. Теоретическая часть основана на количественном анализе биомеханической модели тела человека с некоторыми типичными антропометрическими параметрами. Экспериментальная часть включает измерения на антропоморфном роботе, в котором реализованы принципы устойчивого управления, найденные теоретически. Анализ проводится в терминах движений вдоль собственных векторов динамического уравнения («собственных» (естественных) синергий, исследованных авторами ранее в экспериментах с движениями человека). Основным результатом работы явилось экспериментальное подтверждение возможности устойчивого управления реальным механическим антропоморфным роботом путем независимого управления каждой из естественных синергий.
Биомеханическая модель тела человека, антропоморфный робот, наклон корпуса, двигательное управление по обратной связи, pd-контроллер
Короткий адрес: https://sciup.org/146216090
IDR: 146216090
Список литературы Устойчивое управление позой и движениями стоящего гуманоида по принципу естественных синергий у человека
- Александров А.В., Фролов А.А., Масьон Ж. Стратегия поддержания равновесия при наклоне корпуса на узкой опоре у человека//Российский журнал биомеханики. -2002. -Т. 6, № 4. -С. 63-78.
- Александров А.В., Фролов А.А., Хорак Ф.Б., Карлсон-Кухта П., Парк С. Биомеханический анализ стратегий поддержания равновесия при вертикальном стоянии человека//Российский журнал биомеханики. -2004. -T. 3, № 3. -C. 30-47.
- Александров А.В., Фролов А.А. Параметры петли обратной связи двигательного управления при наклонах корпуса человека//Российский журнал биомеханики. -2009. -Т. 13, № 2. -С. 49-68.
- Александров А.В., Фролов А.А. Организация прямого двигательного управления при наклонах корпуса человека//Российский журнал биомеханики. -2010. -Т. 14, № 3. -С. 19-35.
- Alexandrov A.V., Frolov A.A., Massion J. Biomechanical analysis of movement strategies in human forward trunk bending. I. Modeling//Biol. Cybern. -2001. -Vol. 84. -P. 425-434.
- Alexandrov A.V., Frolov A.A., Massion J. Biomechanical analysis of movement strategies in human forward trunk bending. II. Experimental study//Biol. Cybern. -2001. -Vol. 84. -P. 435-443.
- Alexandrov A.V., Frolov A.A., Horak F.B., Carlson-Kuhta P., Park S. Feedback equilibrium control during human standing//Biol. Cybern. -2005. -Vol. 93. -P. 309-322.
- Alexandrov A.V., Frolov A.A. Closed-loop and open-loop control of posture and movement during human upper trunk bending//Biol. Cybern. -2011. -Vol. 104. -P. 425-438.
- Barin K. Evaluation of a generalized model of human postural dynamics and control in the sagittal plane//Biol. Cybern. -1989. -Vol. 61. -P. 37-50.
- Bernstein N.A. The co-ordination and regulation of movements. -London: Pergamon Press, 1967.
- Hettich G., Fennel L., Mergner T. Double inverted pendulum model of reactive human stance control//Multibody dynamics, CD Proceedings, ECCOMAS Thematic Conference, 3-4 July 2011/eds. J.C. Samin, P. Fisette. -Brussels, 2011.
- Horak F.B., Macpherson J.M. Postural orientation and equilibrium: handbook of physiology. -New York: Oxford University Press, 1996. -P. 255-292.
- Kuo A.F. An optimal control model for analyzing human postural balance//IEEE Transactions on Biomedical Engineering. -1995. -Vol. 42. -P. 87-101.
- Mahboobin A., Loughlin P.J., Redfern M.S., Anderson S.O., Atkeson C.J., Hodgins J.K. Sensory adaptation in human balance control: Lessons for biomimetic robotic bipeds//Neural. Networks. -2008. -Vol. 21. -P. 621-627.
- Massion J. Posture and equilibrium: interaction and coordination//Progress in Neurobiology. -1992. -Vol. 38. -P. 35-56.
- Mergner T., Maurer C., Peterka R.J. A multisensory posture control model of human upright stance//Progress in Brain Research. -2003. -Vol. 142. -P. 189-201.
- Mergner T., Huethe F., Maurer C., Ament C. Human equilibrium control principles implemented into a biped robot//Robot Design, Dynamics and Control. Romansy 16, Sixteeth CISM-IFToMM Symposium/eds. T. Zielinska, C. Zielinska. -Wien, 2006. -Р. 271-279.
- Mergner T., Schweigart G., Fennel L. Vestibular humanoid postural control//Jourmal of Physiology. -2009. -Vol. 103. -P. 178-194.
- Mergner T. A neurological view on reactive human stance control//Annual Reviews in Control. -2010. -Vol. 34. -P. 177-198.
- Park S., Horak F.B., Kuo A.D. Postural feedback responses scale with biomechanical constraints in human standing//Experimental Brain Research. -2004. -Vol. 154. -P. 417-427.
- Peterka R.J. Sensorimotor integration in human postural control//Journal of Neurophysiol. -2002. -Vol. 85. -P. 1097-1118.
- Peterka R.J. Comparison of human and humanoid robot control of upright stance//Jourmal of Physiology. -2009. -Vol. 103. -P. 149-158.
- Welch T.D., Ting L.H. A feedback model reproduces muscle activity during human postural responses to support-surface translations//Journal of Neurophysiology. -2008. -Vol. 99. -P. 1032-1038.
- Winter D.A. Biomechanics and motor control in human movement. -2 ed. -New York: John Wiley and Sons, 1990.
- Winter D.A., Prince F., Frank J.S., Powell C., Zabjek K.F. A unified theory regarding A/P and M/L balance in quiet stance//Journal of Neurophysiol. -1996. -Vol. 75. -P. 2334-2343.
- Winter D.A., Patla A.E., Prince F., Ishac M. Stiffness control of balance in quiet standing//Journal of Neurophysiol. -1998. -Vol. 80. -P. 1211-1221.
