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Human sensory-musculoskeletal modeling and control of whole-body movements

Created by
  • Haebom

저자

Chenhui Zuo, Guohao Lin, Chen Zhang, Shanning Zhuang, Yanan Sui

개요

본 논문은 시각, 전정, 고유수용성 및 촉각 정보를 포함하는 다중 감각 입력과 정밀한 해부학적 표현(뼈, 관절, 근육-힘줄 단위)을 통합한 인간 감각-근골격계 모델(SMS-Human)을 제시합니다. 고차원 근골격계 시스템의 제어 문제를 해결하기 위해 단계적 계층적 심층 강화 학습 프레임워크를 개발하여 이족 보행, 시각 유도 물체 조작, 자전거 타기 중 인간-기계 상호 작용 등 세 가지 대표적인 움직임 과제를 시뮬레이션하였습니다. 시뮬레이션 결과는 자연스러운 인간 운동 행동과 매우 유사하며, 직접 측정이 불가능한 근골격 역학을 보여줍니다. 이 연구는 인간 운동의 감각 운동 역학에 대한 심층적인 통찰력을 제공하고, 상호 작용적 맥락에서 인간 행동에 대한 정량적 이해를 촉진하며, 구현된 지능을 가진 시스템 설계에 정보를 제공합니다.

시사점, 한계점

시사점:
다중 감각 입력을 통합한 정밀한 인간 감각-근골격계 모델(SMS-Human) 개발
심층 강화 학습 기반의 고차원 근골격계 시스템 제어 문제 해결
다양한 운동 과제(이족 보행, 물체 조작, 인간-기계 상호작용)의 성공적인 시뮬레이션 및 자연스러운 운동 행동 재현
직접 측정 불가능한 근골격 역학 정보 제공
인간 행동의 정량적 이해 및 구현된 지능 시스템 설계에 기여
한계점:
모델의 일반화 성능 및 다양한 개인차 고려에 대한 추가 연구 필요
실제 인간 데이터와의 정확한 비교 분석 및 검증 필요
계산 비용 및 모델 복잡도에 대한 개선 필요
특정 운동 과제에 대한 과적합 가능성 및 해결 방안 모색 필요
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