基于最优控制的虚拟现实中自适应 Avatar 指导运动康复
系统与控制
2025-12-11 v1 人机交互
系统与控制
最优化与控制
摘要
本文提出一种基于可解释、自适应运动引导的控制论框架，用于虚拟现实中的自主 Avatar 指导康复。该框架因可访问性、成本及护理连续性等问题，在运动康复中面临关键挑战，其中50%以上的患者无法定期参加诊所 sessions。该系统使中风后患者能在沉浸式虚拟现实中进行个性化治疗，同时由临床医生进行监控。其核心为一种非线性的人类在环控制策略，Avatar根据患者表现实时自适应。通过多目标最优控制，在遵循患者运动与引导其达到理想运动学轮廓（基于Hogan最小抖动模型）之间取得平衡。数据驱动的"能力指数"利用平滑度指标动态调整控制增益以适应患者进步。该系统经由仿真和初步试验验证，展示了其在可解释控制论原则指导下提供自适应、沉浸式且可扩展远程康复治疗的潜力。
引用
@article{arxiv.2512.09667,
title = {Adaptive Optimal Control for Avatar-Guided Motor Rehabilitation in Virtual Reality},
author = {Francesco De Lellis and Maria Lombardi and Egidio De Benedetto and Pasquale Arpaia and Mario di Bernardo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.09667},
year = {2025}
}