Control humano-consciente para robots que interactúan físicamente
Autores: Sharif Razavian, Reza
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control humano-consciente para robots que interactúan físicamente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Modelo
Movimientos humanos
Método de control
Modelo predictivo
Interacción humano-robot
Esfuerzo neuromuscular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un modelo novedoso para predecir los movimientos humanos e introduce un nuevo método de control para la interacción humano-robot basado en este modelo. El modelo predictivo desarrollado del movimiento humano es un modelo holístico basado en teorías neurocientíficas y biomecánicas bien fundamentadas sobre el control motor humano; incluye múltiples niveles de jerarquía del sistema sensoriomotor humano, incluyendo la toma de decisiones de alto nivel basada en modelos internos, sinergias musculares y mecánica muscular fisiológica. Por lo tanto, este modelo holístico puede predecir la cinemática del brazo y las actividades neuromusculares de manera computacional eficiente. La eficiencia computacional del modelo también lo hace adecuado para simulaciones predictivas repetitivas dentro del algoritmo de control de un robot para predecir el comportamiento del usuario en las interacciones humano-robot. Por lo tanto, basado en este modelo y en el marco del control predictivo del modelo no lineal, se implementa un algoritmo de control consciente del humano, que internamente ejecuta simulaciones para predecir los patrones de movimiento interactivos del usuario en el futuro. En consecuencia, puede optimizar los torques motores del robot para minimizar un índice, como el esfuerzo neuromuscular del usuario. Se presentan los resultados de la simulación del modelo holístico y su utilización en el control consciente del humano de un brazo robótico de dos eslabones. Se muestra que el modelo holístico replica características sobresalientes de los movimientos humanos. La capacidad del controlador consciente del humano para predecir y minimizar el esfuerzo neuromuscular del usuario en una tarea colaborativa también se demuestra en las simulaciones.
Descripción
Este documento presenta un modelo novedoso para predecir los movimientos humanos e introduce un nuevo método de control para la interacción humano-robot basado en este modelo. El modelo predictivo desarrollado del movimiento humano es un modelo holístico basado en teorías neurocientíficas y biomecánicas bien fundamentadas sobre el control motor humano; incluye múltiples niveles de jerarquía del sistema sensoriomotor humano, incluyendo la toma de decisiones de alto nivel basada en modelos internos, sinergias musculares y mecánica muscular fisiológica. Por lo tanto, este modelo holístico puede predecir la cinemática del brazo y las actividades neuromusculares de manera computacional eficiente. La eficiencia computacional del modelo también lo hace adecuado para simulaciones predictivas repetitivas dentro del algoritmo de control de un robot para predecir el comportamiento del usuario en las interacciones humano-robot. Por lo tanto, basado en este modelo y en el marco del control predictivo del modelo no lineal, se implementa un algoritmo de control consciente del humano, que internamente ejecuta simulaciones para predecir los patrones de movimiento interactivos del usuario en el futuro. En consecuencia, puede optimizar los torques motores del robot para minimizar un índice, como el esfuerzo neuromuscular del usuario. Se presentan los resultados de la simulación del modelo holístico y su utilización en el control consciente del humano de un brazo robótico de dos eslabones. Se muestra que el modelo holístico replica características sobresalientes de los movimientos humanos. La capacidad del controlador consciente del humano para predecir y minimizar el esfuerzo neuromuscular del usuario en una tarea colaborativa también se demuestra en las simulaciones.