基于多智能体的辅助手部运动算法研究与系统设计

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当今社会人口老龄化严重,手部运动不便的患者逐年增多。为此,研究人员发明了相应的辅助手部运动系统来帮助患者进行正常的手部运动。已有的辅助系统多为外骨骼机械手系统,考虑多智能体系统具有良好的容错性和自主性,本研究使用多智能体自组织系统解决手部半瘫痪患者的辅助运动问题。于Unity软件内设计并实验了一个基于多智能体蜂拥算法的辅助手部运动系统仿真模拟。其中,对基础的蜂拥算法进行改进,加入一个远离系数,并改进了速度匹配项,使其更符合手指的运动方式。该系统包含76个智能体(智能体安装在类似手套的载体上,且与载体之间由弹簧关节连接)以及5个可随意变换位置的虚拟目标点,5个目标点的位置分别代表患者左手5根手指意图到达的位置。辅助系统启动后,改进的蜂拥算法控制的智能体开始自组织振动,通过弹簧带动手指逐渐运动至目标点,最终实现患者的运动意图。通过调整各目标点的位置,可辅助患者实现基本的抓握动作。该多智能体系统可根据实际情况灵活改变智能体的数目和大小,且具有良好的稳定性,为多智能体系统的应用领域提供一些新的思路。
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