将人体肌肉力映射至超数机器人装置以实现高处作业辅助
机器人学
2021-09-01 v2
摘要
超数机器人装置（SRD）是为高处作业手动操作提供机器人辅助的理想方案。由于双臂被高处作业占用，期望有额外的臂来协助完成其他子任务，例如支撑长板的远端并向上推使其嵌入天花板。本研究提出一种将人体肌肉力映射至 SRD 以实现高处作业辅助的方法。我们的方法利用冗余自由度（如腿部闲置肌肉）来控制 SRD 的支撑力。在操作员小腿上佩戴 sEMG 设备以测量、解析肌肉信号并传输至 SRD 进行控制。在控制方面，我们采用基于关节级力矩控制的任务空间刚度控制。我们的动机在于，人类仅通过肌肉驱动关节中简单的固有柔顺特性即可完成日常操作。我们探索估计人体特定肌肉的力量，并控制 SRD 模仿肌肉行为输出支撑力以完成高处作业支撑等子任务。从人体肌肉检测到的 sEMG 信号被提取、滤波、整流和解析以估计肌肉力。我们将此力信息用作操作员对适当高处作业支撑力的意图。作为众所周知的柔顺控制方法之一，刚度控制易于通过刚度与平衡点等少量直接参数实现。通过调节刚度和平衡点，SRD 在任务空间中的支撑力可轻松控制。由 sEMG 估计的肌肉力被映射至 SRD 任务空间中的期望力。该期望力被转换为刚度或平衡点以输出相应支撑力。
引用
@article{arxiv.2107.13799,
title = {Mapping Human Muscle Force to Supernumerary Robotics Device for Overhead Task Assistance},
author = {Jianwen Luo and Sicong Liu and Chengyu Lin and Yong Zhou and Zixuan Fan and Zheng Wang and Chaoyang Song and H. Harry Asada and Chenglong Fu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.13799},
year = {2021}
}