مدلسازی عملکرد کنترل کننده‌های امپدانسی و مدل‌مبنا در حین یادگیری حرکت‌ رسنده دست

Abstract

با توجه به مطالعه‌های صورت گرفته، سیستم حرکتی انسان از دو استراتژی کنترلی، کنترل مدل‌مبنا و کنترل امپدانسی، به منظور یادگیری حرکتی و مقابله با اغتشاش‌های خارجی استفاده می‌کند اما نحوه تعامل این کنترل‌کننده‌ها و چگونگی هماهنگی بین آنها چندان بررسی نشده است. در این مقاله با بهره‌گیری از یک کنترل کننده سرپرستی، نحوه یادگیری حرکت و عملکرد کنترل کننده‌های امپدانسی و مدل‌مبنا بررسی شده است. کنترل‌کننده سرپرستی با پایش رفتار و خروجی سیستم، وظیفه هماهنگی مابین کنترل‌کننده‌های امپدانسی و مدل‌مبنا را بر عهده دارد. بر این اساس دستور حرکتی جلوسو و سفتی مفاصل به‌صورت جداگانه و همزمان تنظیم و اصلاح می‌شوند. به‌منظور ارزیابی مدل ارائه شده، حرکت‌ رسنده دست در حضور میدان نیروی اغتشاشی، شبیه‌سازی و با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج به‌دست آمده نشان‌دهنده آن است که برای انجام حرکتی طبیعی، علاوه بر امپدانس مناسب حرکت، بایستی مدلی درونی از حرکت نیز در اختیار سیستم کنترلی باشد. علاوه بر این از آنجا که اندازه امپدانس متناسب با میزان یادگیری بهینه می‌شود، بیشترین یادگیری در جهتی است که خطای حرکتی بیشتر بوده و مفاصل امپدانس کمتری دارند. همچنین نشان داده شده است که سیستم حرکتی در مواجهه با اغتشاش‌های ناگهانی، با استفاده از تغییر امپدانس و کاهش اثر کنترل کننده مدل‌مبنا سعی در جبران خطای حرکتی می‌کند که این امر به معنای استفاده از تجربه‌های پیشین توسط سیستم سرپرستی است.