Human arm impedance estimation : techniques and simulations

Human-robot interaction becomes an increasingly important field of research as robots permeate our life, but how to estimate the effect that the humans have on the system? Through the modeling of the human. Of many ways to model the human, this thesis explores the biomechanical modeling of the human arm. For the biomechanical modeling of the human in general, 'black box' approaches are usually utilized. The reductionist models exist, but they are used to either design the 'black box' models or to support those at the base level. Various studies dedicated to the modeling of the human arm are summarized by this thesis. There are two types of studies: ones that estimate the human arm impedance using the spatial data and muscle activation readings and those that map surface EMG signals of the arm to the forces generated at the endpoint. The former approaches seem more effective. The summarized studies received some remarks. One study in particular received more elaborate suggestions that were put to the test in simulations. The simulations showed promising results, providing ground for the future research on the topic. Further suggestions were given to ensure advances in the future works.

L'interazione uomo-robot diventa un campo di ricerca sempre più importante poiché i robot permeano la nostra vita, ma come possibile stimare l'effetto che gli umani hanno sul sistema? Attraverso la modellistica dell'umano. Di molti modi per modellare l'essere umano, questa tesi esplora la modellazione biomeccanica del braccio umano. Per la modellistica biomeccanica dell'essere umano in generale, vengono generalmente utilizzati approcci a "black box". Esistono modelli riduzionisti, ma vengono utilizzati per progettare i modelli "black box" o per supportare quelli a livello base. Vari studi dedicati alla modellazione del braccio umano sono riassunti da questa tesi. Esistono due tipi di studi: quelli che stimano l'impedenza del braccio umano usando i dati spaziali e le letture di attivazione muscolare e quelli che mappano i segnali EMG di superficie del braccio alle forze generate all'endpoint. I primi approcci sembrano più efficaci. Gli studi riassunti hanno ricevuto alcune osservazioni. Uno studio in particolare ha ricevuto suggerimenti più elaborati che sono stati messi alla prova nelle simulazioni. Le simulazioni hanno mostrato risultati promettenti, fornendo terreno per le future ricerche sull'argomento. Sono stati dati ulteriori suggerimenti per garantire progressi nei lavori futuri.