Manipulator control of the Robotized TMS System with Incurved TMS Coil Case

要約

目的: この研究は、TMS コイルの床が湾曲しているロボット化 TMS システムの力/トルク制御戦略を示します。
この戦略では、コイルと被験者の頭部の間の接着と摩擦が考慮されました。
方法: ハイブリッド位置/力制御と比例トルクが戦略に使用されました。
力制御に適用される力の大きさは、コイルの現在位置と目標点の間の誤差によってスケジュールされました。
結果: 力コントローラーに必要な力が大きいと、エラーが早く発生します。
力制御に適用される力の大きさをスケジュールすることにより、より大きな力が約 10 秒間適用された後、比較的小さな力でコイルの現在位置と目標位置の間の低い誤差が維持されます。
比例トルクにより、コイルとヘッドの接触面をコイルに近づけることで密着性が向上しました。
実験結果から ${\tau}_c/F_c$ の値を確認するとわかりました。
TMS 治療中にヘッドがゆっくりとコイルから遠ざかっている間、コイルは依然としてヘッドと相互作用していました。
その特性を利用して、コイルは軌道計画を行わずに、力/トルク戦略を使用して新しい目標点の位置を特定できます。
結論: 提案された力/トルク コントローラーは、湾曲した TMS コイルと被験者の頭部の間の密着性を強化しました。
また、加えられる力の大きさをスケジュール設定することで、誤差を迅速に減らすことができました。
意義：本研究は、湾曲したTMSコイルケースと被験者の頭部との接触による物理的特性を考慮した、ロボット化TMSシステムの力/トルク制御戦略を提案する。

要約(オリジナル)

Objective: This study shows the force/torque control strategy for the robotized TMS system whose TMS coil’s floor is incurved. The strategy considered the adhesion and friction between the coil and the subject’s head. Methods: Hybrid position/force control and proportional torque were used for the strategy. The force magnitude applied for the force control was scheduled by the error between the coil’s current position and the target point. Results: The larger desired force for the force controller makes the error quickly. By scheduling the force magnitude applied for the force control, the low error between the coil’s current and target positions is maintained with the relatively small force after the larger force is applied for around 10 seconds. The proportional torque made the adhesion better by locating the contact area between the coil and the head close to the coil. I was shown by checking the ${\tau}_c/F_c$ value from the experimental results. While the head slowly moved away from the coil during the TMS treatment, the coil still interacted with the head. Using that characteristic, the coil could locate the new target point using the force/torque strategy without any trajectory planning. Conclusion: The proposed force/torque controller enhanced the adhesion between the incurved TMS coil and the subject’s head. It also reduced the error quickly by scheduling the magnitude of the force applied. Significance: This study proposes the robotized TMS system’s force/torque control strategy considering the physical characteristics from the contact between the incurved TMS coil case and the subject’s head.

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