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Modélisation d’un bras humain en interaction avec un robot à l’aide de mesures électro-myographiques
Modélisation du bras humain :


Modélisation des muscles de l'avant-bras :

  • Le bras humain est difficile à modéliser car il y a beaucoup de facteurs à prendre en compte. Pour simplifier le problème, on considère le bras statique : seul le doigt en interaction avec le robot bouge. Dans ce cas, on peut considérer les muscles de l'avant-bras comme un ressort couplé avec un amortisseur, le tout ayant une masse M.

  • Lorsque les muscles se contractent (pour faire bouger le doigt), les valeurs de la constante de raideur du ressort (K) et du coefficient d'amortissement (B) varient. On veut caractériser cette variation lorsque le doigt interagit avec le robot, en corrélant les mesures EMG aux paramètres B et K.


Mise en équation :

  • Les données acquises lors de la manipulation nous permettent de connaître :
    • La position relative, la vitesse et l’accélération du chariot (par dérivation) ;
    • La force du robot (appliquée au doigt) ;
    • La tension EMG (dont on ne considère que l'enveloppe, qui contient les informations sur le mouvement étudié).
  • On considère le système {doigt+chariot} ;
  • D'après le principe fondamental de la dynamique, on peut écrire : M ẍ + B ẋ + K Δx = Frobot + Fmuscles ;


Détermination des paramètres du modèle et validation :

  • La méthode des moindre carrés récursifs avec facteur d'oubli nous permet d'avoir la variation de B et de K au cours du temps ;
  • On relie ensuite cette variation à l'amplitude du signal EMG avec un modèle simple (approximation affine) : B(t)=B0+B1.AmplitudeEMG(t) et K(t)=K0+K1.AmplitudeEMG(t) ;
  • Pour valider ce modèle, on compare Frobot trouvée avec le modèle et Frobot mesurée lors de la manipulation ;
  • On trouve des fit de l'ordre de 50%, ce qui valide le modèle : on pourrait les améliorer en utilisant par exemple un polynôme de plus haut degré.

validation du modèle (cliquez sur l'image pour l'agrandir)



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projets_ingenieurs_promo_2014/projet4/site/modele_ts.txt · Dernière modification: 2020/10/21 11:27 (modification externe)