کنترل حرکت های انسان با استفاده از روش های مدل مبنا و کنترل امپدانس

در سالیان اخیر با پیشرفت ابزارهای آزمایشگاهی و آزمایشات انجام گرفته، شواهد تجربی کنترل امپدانس و کنترل مدل مبنا که بعنوان یکی از تئوری های اساسی در علم کنترل حرکات شناخته می شود، در حال ارائه هستند. در رساله حاضر تلاش در جهت رسیدن به شناختی جامع از سیستم کنترل حرکات و نحوه یادگیری موجود در این سیستم است. با توجه به کترل امپدانس و نقش آن در حفظ موقعیت و انجام حرکت نقش یادگیری در تنظیم امپدانس مفاصل با توجه ویژه به نقش همفعالینی عضلات در تنظیم امپدانس مورد بررسی واقع شد. با توجه به یادگیری یک حرکت مهارتی در انسان و انجام سریع و دقیق این حرکات نیاز به کنترل جلوسو و بر مبنای مدلی از دینامیک حرکت و محیط احساس گردید. بر مبنای نتایج تجربی و شواهد موجود، در ابتدای یادگیری که مدل در دسترس سیستم کنترل حرکات از دینامیک حرکت دقیق نمی باشد، سیستم کنترل با بالا بردن سطح همفعالیتی عضلات و در نتیجه از دباد امیدانس توانایی مقابله سیستم را با اغتشاشات خارجی و یا انحراف سیستم در اثر فرمان حرکتی نامناسب افزایش می دهد ولی این افزایش امپدانس در ازای هزینه متابولیکی بالای همفعالیتی حاصل می شود. بمرور زمان که مدل درونی سیستم از دینامیک محیط اطراف کامل می شود، امپدانس مفصل کاهش یافته و کار کنترل حرکات توسط کنترل مدل مبنا انجام می شود. به منظور هماهنگی این کنترل کننده ها یک کنترل کننده سرپرستی با استفاده فازی یادگیرنده طراحی و پیاده سازی شده است. این کنترل وظیفه تشخیص عملکرد کنترل کننده های امپدانسی و پیش بین را دارد تا بر این اساس نسبت به تنظیم بهینه امپدانس حرکت و نقش هر یک از کنترل کننده ها در انجام حرکت اقدام نماید. نتایج بدست آمده از شبیه سازی های انجام شده نشان دهنده نیاز به امپدانس مناسب هر حرکت علاوه بر داشتن مدل درونی از حرکت می باشد. همچنین نشان داده شده است که یادگیری در میدان نیروی ناپایدار سا بطور قابل ملاحظه ای توسط کنترل کننده امپدانسی صورت می گیرد و یادگیری چنین دینامیکی در قسمت مدل مبنا دشوار و عملا غیر ممکن می باشد. این نتایج بیان کننده توانایی بالای سیستم پیشنهادی برای یادگیری اعتشاشات اعمالی در اجرای حرکت و بهینه ساختن تعامل بین کنترل کننده امپدانسی و کنترل کننده مدل مبنا می باشد.