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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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ISSN
2196-677X
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Volume 56, Issue 9

Issues

Iterativ Lernende Regelung einer Gang-Neuroprothese
Iterative Learning Control of a Gait Neuroprosthesis

Holger Nahrstaedt / Thomas Schauer
  • 1 Technische Universität Berlin, Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik, Berlin, Deutschland
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/ Stefan Hesse / Jörg Raisch
  • 3 Technische Universität Berlin, Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik, Berlin, Deutschland
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Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2008.0728

Zusammenfassung

Dieser Beitrag beschreibt den Entwurf einer linearen Iterativ Lernenden Regelung (ILR) im Zeitbereich für die automatische Anpassung einer Neuroprothese bei Schlaganfallpatienten. Eine unzureichende Fußhebung in der Schwungphase des Ganges soll durch die gezielte Stimulation des Fußhebers kompensiert werden. Für die Erfassung des Gelenkwinkels wird ein neuartiges Messverfahren verwendet, bei welchem durch Bewegung hervorgerufene Bio-Impedanz-Änderungen im Bein registriert werden. Für die Regelung ist ferner eine Gangphasenerkennung mittels Drucksensoren unter der Fußsohle notwendig, um die Stimulation exakt mit der Schwungphase zu synchronisieren. Ein erster Test des Regelungskonzepts und des neuen Ansatzes zur Winkelmessung wurde an einem gesunden Probanden durchgeführt.

Abstract

This contribution describes the design of linear Iterative Learning Control (ILC) in the time-domain for the automatic adaptation of a drop-foot neuroprosthesis for stroke patients. Ineffective dorsi flexion during gait swing phase is compensated by controlled stimulation of the M. tibials anterior. The ankle-joint measurement is based on a new method in which changes in the bioimpedance of the leg caused by the movement are registered. To synchronise the electrical stimulation with the gait swing phase, a gait phase detection based on insole pressure sensors was implemented. The control approach and the new measurement method for the joint angle were successfully tested in experiments with a neurologically intact subject.

Keywords: iterative learning control; neuroprosthetics; biomedical engineering; bioimpedance; functional electrical stimulation

About the article

* Correspondence address: Technische Universität Berlin, Fakultät IV Elektrotechnik und Informatik, Einsteinufer 17, Fachgebiet Regelungssysteme, Sekr. EN11, 10587 Berlin, Deutschland,


Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2008-09-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik, Volume 56, Issue 9, Pages 494–501, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2008.0728.

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