Personalized robotic training on a planar reaching task with simulated stroke

Based on recent advancements in neuro-adaptive control, we conduct an experiment to evaluate a novel iterative algorithm for generating customized training forces. The objective is to perturb the subjects movements during the reachin task execution with two different types of robot-generated forces, resulting in an evidence of motor adaptation induced to compensate these perturbations. The main hypothesis is that the adaptation process would induce changes in the feed-forward command that would result in movements’ trajectories alteration. The results obtained revealed that following a training period under the exposure of the robot-generated forces, the hand’s trajectories are subjected to modifications due to the internal model adaptation which show performance improvements, quantified in terms of position error. The experiment explores the presence of motor learning in two different sets of directions and comparing two different conditions, the first one provides only the Curl force field, our first type of force, and the second one add also a custom Therapy force. The results are oriented to demonstrate the Therapy force effectiveness, where the group of people who experience that force are supposed to show a better motor learning, evaluated in terms of higher and faster decrease of the error across the trials. These outcomes demonstrate the potential for these techniques to induce motor improvements for personal activities or for neurorehabilitation purposes.

Dati i recenti studi nell’ambito del controllo neuromotorio, è stato condotto un esperimento per valutare un algoritmo per la generazione di forze di apprendimento configurato sulla base dell’utente. L’obiettivo è quello di deviare il movimento del soggetto durante l’esercizio mediante due tipologie di forze, dimostrando così l’evidenza dell’adattamento motorio indotto per compensare queste perturbazioni. L’ipotesi principale è la presenza di un cambiamento del comando motorio dovuto al processo di adattamento del modello interno, che risulta in un’alterazione delle traiettorie compiute dal soggetto. I risultati ottenuti rivelano che, dopo un periodo di apprendimento e familiarizzazione con le forze generate dal robot, le traiettorie della mano sono soggette a modifiche dovute all’adattamento dello schema motorio, che portano a un miglioramento delle prestazioni, quantificato in termini di errore di posizione. L’esperimento studia la presenza di un adattamento motorio in due orientamenti diversi del movimento e per due condizioni specifiche, di cui la prima prevede l’utilizzo di un campo di forze di tipo Curl, mentre la seconda aggiunge anche una forza di Terapia personalizzata. I risultati vogliono dimostrare l’efficacia della forza di Terapia, dove ci si aspetta che il gruppo di persone soggetto a questa perturbazione dimostri un miglioramento nell’adattamento motorio, valutato in termini di una maggiore e rapida riduzione dell’errore lungo l’esperimento. Gli esiti di questo studio dimostrano il potenziale di queste tecniche di apprendimento e di come possono essere utilizzate per indurre specici progressi motori per attività personali o per scopi riabilitativi.