二足歩行のための3Dにおける人間の自発運動のモデリングと最適制御

運動制御を伴う人間の自発運動の三次元におけるバイオメカニクスモデリングは、人間の意図した行動から成る非常に重要な分野です。人間の体は非常に高い可動性と自由度（DOF）を持つ非常に複雑な運動軌跡を示します。この研究では、我々は3Dバイオメカニクスモデルの研究を延長し、人間の座位から立位（STS）運動のバイオメカニクススキームを示す最適な運動制御を発展させました。開発された三つのモデリングスキームは、人間のSTS運動の剛体モデルにおける運動制約を分析するために実現されています。SOLIDWORKS社のCADソフトウェアで開発されたモデルは、2本の足、2本のふくらはぎ、2本の太もも、骨盤、HATセグメントから構成される3Dの8セグメント二足歩行を利用して、各関節の開発された参照軌道に基づくLQR最適制御を生成します。片方の足が固定され、もう片方が1DOFのプリズマティックジョイントを持つモデルは、その完全なランクの可制御性と観測可能性のために制御器の開発に利用されます。最適制御は、SOLIDWORKSからxmlファイルをインポートしてSIMSCAPE/SIMULINKでモデルを線形化した後、MATLAB/SIMULINKで開発されます。制御システムは各関節の位置と速度のフィードバックを利用し、必要な参照軌道に基づいてモデルのトルク入力を生成します。開発されたモデルは22次で、結果はすべてのモータージョイントが参照軌道に従っていることを示しています。