Analytical review of actuators and adaptive control in bionic upper limb prostheses
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.81.20122Keywords:
bionic prostheses, actuators, electromyography (EMG), electroencephalography (EEG), PID controller, electroactive polymers, shape memory alloys, machine learning, human-machine interface, prosthesis controlAbstract
The article considers modern types of actuators used in bionic upper limb prostheses, with an emphasis on their classification, technical characteristics, advantages and limitations. A comparative analysis of pneumatic, hydraulic, electric, as well as innovative electromechanical actuators based on smart materials is carried out. Special attention is paid to actuator control systems: from classical methods, in particular PID controllers, to modern approaches using neural networks, machine learning and adaptive algorithms. The human-prosthesis interfaces and the challenges associated with noise in biological signals and the need for individual adaptation of the control system to the user are considered. The material is of practical importance for engineers and researchers involved in the development of a new generation bionic prostheses.
References
Pneumatic Actuators Explained. URL: https://www.festo.com.
Merritt H. E. Hydraulic Control Systems. Wiley, 2018.
Uddin M. N. et al. Smart Actuation and Sensing Systems – Recent Advances. IntechOpen, 2016.
Ogata K. Modern Control Engineering. 5th ed. Boston : Prentice Hall, 2009. 912 p.
LUKE Arm (DEKA Arm). URL: https://www.mobiusbionics.com.
What is an Actuator? URL: https://realpars.com/actuator/.
Surgical Robotics: Current Applications. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov.
Farina D. et al. The Extraction of Neural Information from the Surface EMG for the Control of Upper-Limb Prostheses. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2014. Vol. 22(4). P. 797–809.
Actuator Challenges in Robotics. URL: https://www.roboticstomorrow.com/article/2022/09/overcoming-actuator-limitations-in-robotics/19459.
Біонічний протез руки: які вони бувають. URL: https://protezhub.com/blog/bionichnyy-protez-ruky-yaki-vony-buvayut.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
