基于BMI模型的三关节假肢运动的优化控制

孙京诰^1,2，徐立栋¹，薛瑞¹，潘红光³

1. 华东理工大学信息科学与工程学院2. 华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室3. 西安科技大学电气与控制工程学院

摘 要：生物神经系统一直以来被作为机器人控制器的研究灵感之一,人们试图借用以生物为启发的控制模型来控制外部设备,使得其能达到类似生物般的运动效果.鉴于此,以一种模拟大脑皮层神经元放电活动为基础的闭环脑-机接口（BMI）模型为控制器,控制简化后的三关节人工假肢完成目标位置的抓取动作,并在给定目标距离下,建立三关节假肢的简化模型,由此提出时间与动能的损失函数以描述假肢运动过程产生的损耗.最后利用一种贝叶斯迭代算法求取假肢的最佳运动方式,使其在完成目标抓取动作时损失函数值最小,进而完成对假肢运动控制的优化并取得较好的控制效果.

关键词：脑-机接口模型;皮层放电模型;闭环控制;三关节假肢;运动损耗;贝叶斯优化算法;