Mathematical modeling, simulation and artificial control of posture in humans

O desenvolvimento de próteses neurais para pacientes com lesões crônicas no sistema nervoso central, bem como o estudo do controle motor em pessoas normais, pode encontrar em ferramentas de simulação computacional importantes subsídios. Este trabalho, atendo-se à dinâmica e ao controle da postura em seres humanos, procurou desenvolver uma série de modelos que incorporassem: a mecânica de corpos rígidos, a dinâmica da contração muscular e da excitação neural e um modelo da geometria músculo-esquelética associado. Foi estabelecida uma metodologia para o projeto de um controlador, utilizando o método do LQR, e a matriz pseudo-inversa na distribuição, entre os atuadores músculo-tendíneos dos torques de controle, empregando um modelo inverso da dinâmica da contração. Os resultados de simulações para condições iniciais mostram alguns efeitos da variação das matrizes de ponderação do LQR. Discute-se em seguida o padrão de coordenação muscular obtidoNeural prostheses and motor control studies may find in computational simulation studies helpful aids. This work, focusing on human postural dynamics and control, looked for developing a series of models that should include: rigid body mechanics, muscular contraction and neural excitation dynamics, and also an associated geometric musculoskeletal modeI. A methodology for controller design was established, using the LQR approach, and the pseudoinverse matrix for distribution of control torques among redundant musculotendon actuators, employing also an inverse model of muscular contraction dynamics. Results shows some effects on simulations for initial conditions, with LQR weight matrix variations. Muscular coordination pattem is dicusse