运动辅助系统控制的仿生电子架构的设计与开发

IF 1.1 4区计算机科学 Q4 AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS

Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial Pub Date : 2023-04-25 DOI:10.4995/riai.2023.18748

Gabriel Delgado-Oleas, Pablo Romero-Sorozábal, Julio Lora-Millan, Alvaro Gutierrez, Eduardo Rocon

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摘要

本文介绍了一种受人体运动系统启发的电子架构的设计和开发，用于运动辅助系统，如外骨骼辅助或康复。提出的体系结构分为三个层次，并在ROS2中实现，促进了系统执行和操作的模块化和并行性。该方案已经在一个名为Discover2Walk的外骨骼原型中实现。结果表明，该方案可适用于两种类型的外骨骼应用，包括康复和辅助。该体系结构提供的优势包括更大的模块化、改进的编程语言兼容性、可伸缩性、与其他机器人和自动化系统的互操作性、对分布式应用程序的支持以及易于监控和控制。提出的控制架构可能会被未来的机器人和外骨骼平台采用，改善步态的运动控制，并提供更个性化的治疗。

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Diseño y desarrollo de una arquitectura electrónica bioinspirada para el control de sistemas de asistencia a la locomoción

Este artículo presenta el diseño y desarrollo de una arquitectura electrónica bioinspirada en el sistema motor humano para sistemas de asistencia a la locomoción, como es en el caso de exoesqueletos de asistencia o de rehabilitación. La arquitectura propuesta se divide en tres niveles jerárquicos y se implementa en ROS2, facilitando la modularidad y el paralelismo en la ejecución y funcionamiento del sistema. La propuesta ha sido implementada en un prototipo de exoesqueleto denominado Discover2Walk. Los resultados obtenidos muestran que la propuesta puede aplicarse a ambos tipos de aplicación de exoesqueletos, tanto para rehabilitación como para asistencia. Entre las ventajas que ofrece esta arquitectura, destacan una mayor modularidad, la mejora de la compatibilidad con lenguajes de programación, la escalabilidad, la interoperabilidad con otros sistemas de robótica y automatización, el soporte para aplicaciones distribuidas y la facilidad de supervisión y control. La arquitectura de control que se presenta puede llegar a ser adoptada en futuras plataformas robóticas y exoesqueletos, mejorando el control motor de la marcha y ofreciendo terapias más personalizadas.

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期刊介绍： La Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI) es el órgano de expresión del Comité Español de Automática (CEA), miembro de la Federación Internacional de Control Automático (IFAC). La revista se desarrolla en el marco de la comunidad iberoamericana, y en general, en los entornos en los que el español constituye el idioma básico y no excluyente de comunicación. RIAI engloba las siguientes temáticas: • Teoría de control y sistemas. • Ingeniería de control de procesos e instrumentación. • Técnicas de control avanzado. • Automatización y control de sistemas de producción. • Robótica y sistemas robotizados. • Arquitecturas de control y tecnología de computadores aplicada al control automático de sistemas. • Sistemas de tiempo real e informática industrial aplicados al control automático de sistemas. • Filtrado, estimación y análisis y tratamiento de señales e imágenes aplicados al control automático de sistemas. • Visión por computador aplicada al control automático de sistemas. • Modelado, identificación, simulación y optimización de sistemas. • Inteligencia computacional y técnicas de supervisión y detección de fallos aplicados al control automático de sistemas. • Historia de la automática. La automática en sistemas sociales, económicos y empresariales. • Cuestiones docentes y de formación en automática. • Control de sistemas en red y complejos a gran escala. • Control automático de procesos industriales, sistemas energéticos, mineros, ingeniería civil y edificios. • Control automático de sistemas de transporte y vehículos. • Control automático en bioingeniería, biología, agricultura, ecología y medicina. • Control automático de máquinas y motores y mecatrónica.