EntwickLung der Modernsten ArmprotheSe der Welt麻省模型的设计设计

我们可以通过明智的神经系统，机械和传感器系统，来实现这个目标，嗯，很简单，我们可以通过bewältigen来实现。Wenn eine Armprothese mit natürlichem bewegungsprofile schaffen将，但我们所有的人都是复杂的Einzelsysteme，例如dihre diffizilen Interaktionen mithilfe modernster Aktuatoren, Sensoren, Mikroprozessoren和eingebetter Regelungs和Steuerungssoftware nachbilden。美国国防部高级研究计划局(DARPA)的迪瑟尔·赫罗斯福德隆·斯特尔顿博士在他的"义肢革命"项目中。

约翰霍普金斯大学应用物理实验室Federführung in einem aus Regierungseinrichtungen, Universitäten and privatwirtschaftlicen Unternehmen beternehenden, weltween Team, as die Entwicklung einer Armprothese zum geetzt hat, die le bislang verfügbaren Prothesen weit übertreffen soll。Die endgültige Version des Arms wid über Regelungsalgorithmen verfügen, Die durch Nervenimpulse gesteuert werden und es dem Träger ermöglichen, mit der Geschwindigkeit, geschlichkeit and Kraft eines echten Arms zu gieren。Durch现代传感器反馈方法怪人damit zudem physikalische Eindrücke wie Druck，卡夫和温度fühlen können。in zentraler Meilenstein des projects jekts war die Entwicklung der虚拟集成环境(VIE)， einer mithilfe von MathWorks-Tools和基于模型的设计aufgebauten Umgebung zur Simulation kompleter Gliedmaßensysteme。

Durch ihre standardisierte Architektur and wohldefinierten Schnittstellen ermöglicht die die Kooperation von Fachexperten aus über zwei Dutzend partnerorganizationen。基于模型的设计mit MathWorks-Tools kam auch in anderen Schlüsselphasen der Entwicklung zum Einsatz: Bei der Modellierung der Gliedmaßenmechanik, dem Testen neuer neuraler Dekodier-Algorithmen und der Entwicklung and Verifikation der Steuerungs- und Regelungsalgorithmen。

虚拟集成环境

Die Architektur der Vie BestehtAusFünfHauptmodulen：Eingang，SignalAnalyse，Steuerung / Regelung，Regelstrecke und Darstellung。达斯EingangsmodulenthältsämtlicheEingabegeräte，MIT得润援助组织Patienten IHRE Absichten signalisierenkönnen：Oberflächen-Elektromyogramme（肌电图），kortikale UND periphere Neuroimplantate，implantierbare myoelektrische Sensoren（IMESs）UND konventionellere DIGITALE UND类比Eingaben献给Schalter，操纵杆sowie ANDERE在DER klinischen Forschung verwendeteSteuereingabe-geräte。Die Entsheidende Aufgabe Dieses Moduls Ist Aber，Die Rohdaten Mithilfe von Musterkennungs-Algorithmen Zu Interpetieren，Daraus Die Absichten Des Nutzers Abzuleiten und Das Regelungsmodul Weiterzugeben。IM Regelungsmodul Werden Diese Befehle在Motorsignale Umgewandelt，Welche Gezielt Die Einzelnen Zur Bewegung von Arm，手undingern Vorhandenen Aktuatoren Ansteuern。Das Regelstrexen-Modul Besteht Aus Einem Physikalischen Modell der Mechanik des Arms。Das DarstellungsmodulSchließlichureGugteine Dreidimensionale（3D）动画Der Armbewegung（ABB。1）。

术语MIT DEM紧身系

金宝app^®我们不知道该怎么做，最好的方式是通过Entwicklung einer Schnittstelle，我们可以通过natürliche和直观的Weise steuern lässt。我们将植入神经芯片，网址:während我们将植入神经芯片，网址:ausführen。模组是在VIE系统中使用的，来自MATLAB^®-algorithmen Die Absicht Des Pagenandent Decch Eine Musterkennung Chabung Chabung，Die DieNervenaktivität在Beziehung Zur Bewegung des Pagananden Setzt（ABB。2）。DievieZurückgespeist的Mie Ergebnisse Werden，Mit Der Sich Solche Equimentime在EchtzeitDurchführenLassen。MIT DEM GLEICHEN工作流程WURDE EINE GANZE REIHE vonEingabegerätenentwickelt，von Denen Einige Bereits von Menschen Mit Prothesen AM康复研究所芝加哥GeteStet Werden。

这是我们的原型

Die SignalAnalySee-und Regelungs-Module der Vie Bilden Das Herz des Steerungs-und Regelungssystems，Das Am Ende der Entwicklung在Der Armprotheese Zum Einsatz Kommen Werden Wird。AM APL WURDE DIE软件FÜR柴油模块ENTWICKELT。Die Einzelnen Algorifen Wurden Mit Dem Embedded Matlab™子集Entwickelt und Dann AlsFunktionsBlöcke在Ein Simulink-Mod金宝appell Des Systems Integriert。zum aufbau eins echtzeitprototypen des steuerungs-undregungssystems erzeugte das teams mit实时研讨会^®ProgrammcodeFÜRDASGESAMTEAUS SIMU金宝appLINK-und Embedded Matlab-Komponenten Bestehende System und TesteTe Den Code AUF EInem XPC Target™EchtzeItsystem。

我想要一个漩涡。麻省理工学院的基于模型的设计和Simulink是ges金宝appamte系统模型和dann在仿真优化和验证。我们的原型机是快速原型机和硬件平台。Mit Real-Time Workshop Embedded Coder™wurde schließlich Zielsystem-spezifischer Code für den gewählten Prozessor aus dem s金宝appimulink - modelell des Systems generiert。这是一个模拟战金宝app争的模拟模型，我们可以得到它并验证它的可信性，我们可以得到它的程序，我们可以得到它的可信性hätte einschleppen können。Entwickler konnten也darauf vertrauen, dass sihr，模块化假肢，所以verhält wie beabsichtigt。

物理模型和视觉模型

嗯，闭环模拟，Steuerungs- und regelungs系统durchführen zu können, entwickelte as APL ein streckenmodel, das die Trägheitseigenschaften des Arms wiedergab。Den Ausgangspunkt bildeten von partner in SolidWorks^®entwickelte CAD-Assemblies der Armkomponenten, aus denen automatich in SimMechanics™- modell des Arms generiert and das and das Steuerungs- und Regelungssystem in 金宝appSimulink gekoppelt wurde。Dieses streckenmodel wurde dann mit einer an der University of Southern California entwickelten Java™3d - grafick - engine verbunden, mit der die Bewegung des Arms in einer simulierten Umgebung animiert werden kann。

Klinische Anwendung

AUF基础DESLeistungsfähigenVirtuellen Systems Konnte Das APLZusätzlicheine直观的UmgebungFürieklinischearbeit schaffen，Mit der das system konfiguriert und trainiert werden kann。Die Klinischen ForscherKönnenMITHILFE EINER在Matlab Erzeugten GrafischenBenutzeroberfläche参数在Der Vie Konfigurieren und Testsitzungen Mit Freiwilligen ProbandenDurchführen（ABB。3）。DieärzteInteragieren Mit der Auf Einem Host-PC Laufenden Anwendung，Die Wiederum Mit Dem XPC Target-System-System kommuniziert，Auf Dem Dem Dear Steuerungs-und Regelungsoftware在EchtzeitAusgeführtwird中。EIN DRITTERRECHNERÜBERNIMMTDAS 3D - 渲染und Die Darstellung Des Virtuellen Arms。在测试中，MIT EchtenGliedmaßenKönnenAnsteuersignaleKorreliert und Visualisiert Werden，WährendSichder Proband Bewegt。

Ausblick

麻省理工学院基于模型的设计帽“革命性的假肢”-团队原型1和原型2版本，VIE erheblich früher als geplant fertiggestellt。Zurzeit wid einem detaillierten Design des模块化假肢齿轮，der版本，die schließlich an die DARPA übergeben wid。

Viele Partnerinstitutionen nutzen VIE als Testumgebung für die weitere Verbesserung ihrer Systeme。Die VIE wid voraussichtlich noch für einige Jahre Die platform für weitere Entwicklungen in der Prothetik and Neurowissenschaft bleiben。作为apl -团队的一个工作流程，它是一个系统在kurzer Zeit的wiederverwendbaren Modellen aufbauen和auf原型硬件实现者的lassen，并且它是一个项目的“革命性的修复”Projekt profitit，更大的一个程序。

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