面向机器人物理治疗在线导航的生物力学感知轨迹优化

机器人设备为辅助提供物理治疗和康复运动提供了巨大机会，然而当前的机器人辅助方法难以纳入对安全有效治疗至关重要的生物力学指标。我们提出BATON——一种面向人机交互中治疗性运动实时控制的生物力学感知轨迹优化方法。BATON将高精度的人体肩部OpenSim模型嵌入最优控制框架，生成最小化应变的治疗运动轨迹。其核心优势在于能够根据机器人感知的运动和力数据，在线适应不可预测的自愿人体动作或反射性反应。BATON的自适应性由一个基于模型的实时估计器实现，该估计器通过由机器人姿态和力/力矩传感器数据驱动的快速冗余求解器来推断肌肉活动的变化。我们通过物理人机交互实验验证了BATON，评估了响应速度、运动平滑性和交互力。