基于人体运动意识与运动机能特性的步行辅助机器人协调控制系统研究

In China, the elderly people suffer from cognitive limitation, decision limitation and action limitation. Hence, they are difficult to obtain supports from robots during the human-robot coordination control process. Considering the individual difference of the elderly people’s cognitive abilities and motor functions, this project aims to establish an effective coordination control system between human and the walking support robots. The technical breakthrough may bring new opportunities for the development of the robot technologies.. Specifically, our research mainly focuses on the following aspects: 1) during the walking process, analyzing EEG signals to establish the human motor consciousness model; 2) investigating the EMG signals to set up the human synergy model of the lower limb; 3) based on the individual motor consciousness models and the synergy models, we will create the control system of the walking support robots; 4) investigate the control strategy of the human-robot coordination control system, solve its core problems and key technologies, and improve the effects of human-robot coordination control process; 5) design and evaluate the human-robot coordination control system in theory, simulation, and experimental aspects.. Through this project, we aim to realize the human-robot coordination control process, and make the robots serve the elderly people well, which can improve their health levels in China.

我国人口老龄化问题日益严重，老年人面临认知受限、决策受限、行动受限等困扰，难以与机器人协调工作。针对老年人运动意识与运动机能的个性化特点，建立人与步行辅助机器人之间的人机协调控制系统，相关技术的突破极有可能为机器人技术的发展带来新契机。. 我们的研究主要集中在以下方面：1）分析人步行时的脑电信号特点，建立人的运动意识模型；2）研究人步行时的肌电信号特点，建立下肢协同肌的肌电驱动模型；3）基于个性化的运动意识和运动机能模型建立步行辅助机器人控制系统；4）研究相应的人机协调控制策略，解决影响人机协调控制过程的核心问题和关键技术；5）采取理论、仿真、实验研究相结合的方案，对人机协调控制系统的设计及实验进行前期预设计和后期实验验证。. 力争通过本项目的研究，解决基于人体运动意识与运动机能特性的人机协调控制核心问题，让机器人更好地服务于老年人，切实提高我国老年人的健康水平。

我国人口老龄化问题日益严重，老年人面临认知受限、决策受限、行动受限等困扰，难以与机器人协调工作。针对老年人运动意识与运动机能的个性化特点，建立人与步行辅助机器人之间的人机协调控制系统，相关技术的突破极有可能为机器人技术的发展带来新契机。.我们的研究主要集中在以下方面：1）分析人步行时的脑电信号特点，建立人的运动意识模型；2）研究人步行时的肌电信号特点，建立下肢协同肌的肌电驱动模型；3）基于个性化的运动意识和运动机能模型建立步行辅助机器人控制系统；4）研究相应的人机协调控制策略，解决影响人机协调控制过程的核心问题和关键技术；5）采取理论、仿真、实验研究相结合的方案，对人机协调控制系统的设计及实验进行前期预设计和后期实验验证。.力争通过本项目的研究，解决基于人体运动意识与运动机能特性的人机协调控制核心问题，让机器人更好地服务于老年人，切实提高我国老年人的健康水平。从项目启动到项目结题期间，实际共完成了期刊论文16篇、会议论文12篇，全部标注资助。其中，14篇论文发表于SCI/EI源刊，且一篇发表在SCI一区检索国际期刊《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》上。项目组研制的相关技术已申请发明专利2项，其中已授权专利1项。另外，培养博士生2名，硕士生10名。邀请国内外专家讲学4人次。此外，相关成果获得第七届“华为杯”中国大学生智能设计竞赛一等奖、ROBOCUP日本公开赛“家庭服务机器人”比赛“Education（实体组）”项目冠军、天津市科技进步二等奖等20多项国内外奖项。