Zintegrowane symulatory chodu w zastosowaniu do syntezy algorytmów sterowania

Tworzenie efektywnych algorytmów sterowania układami biomechanicznymi wymaga uwzględnienia wielu specyficznych właściwości dynamiki i kinematyki tych układów. Artykuł opisuje metody i narzędzia wykorzystane do stworzenia modelu biomechanicznego kończyn dolnych dorosłego mężczyzny. Szczególną uwagę poświęcono wpływowi mięśni oraz naturalnych ograniczeń na dynamikę całego układu oraz niezbędnym uproszczeniom przyjętym w fazie modelowania. W drugiej części przedstawione zostało zastosowanie modelu jako symulatora dla algorytmów stabilizacji postawy oraz algorytmów sterowania chodem dwunożnych robotów kroczących. Dane z symulacji zestawione z danymi z eksperymentów fizjologicznych pozwalają określić przydatność tych algorytmów w zastosowaniu do sterowania ruchem w układzie biomechanicznym, jak również możliwości ich modyfikacji i rozwijania w celu wykorzystania w systemach funkcjonalnej elektrostymulacji (FES).

---

In order to create effective and robust control algorithms of biomechanical systems motion, the specific properties of the dynamics as well as kinematics have to be taken into account. This paper describes methods and tools which support biomechanical modelling. These software tools have been used to develop a model of lower extremities of an adult male. Discussed are the features of the model i.e. an influence which muscles and natural movement limitations of knee and ankle joints have on its dynamics. The second part of the paper presents an application of the model to simulate and to test balance and walking control strategies. A comparison of the simulation results to experimental evidence enables the evaluation of usefulness of these strategies in application as controllers of the biomechanics system movement, in particular to a functional electrical stimulation (FES) task.