Iterativ Lernende Regelung mit variabler Zykluslänge für FES-basierte Kompensation einer Fußheberschwäche / Iterative Learning Control with Variable Pass Length applied to FES-based Drop Foot Treatment

Zusammenfassung Mit funktioneller Elektrostimulation kann die Dorsalflexion des Fußes in der Schwungphase des Ganges unterstützt und dadurch eine Fußheberschwäche kompensiert werden. Um eine möglichst natürliche Fußwinkeltrajektorie zu generieren, wird eine iterativ lernende Regelung eingesetzt. Dieser Artikel betrachtet die Abhängigkeit eines verfrühten Aufsetzens des Fußes vom Stimulationsprofil des jeweiligen Schrittes und untersucht die sich daraus ergebende verkoppelte Lern- und Zykluslängendynamik. Dazu werden zunächst geeignete theoretische Konzepte diskutiert, anhand derer dann der Reglerentwurf erfolgt. Abschließend wird experimentell das erreichte Konvergenzverhalten untersucht. Summary Functional electrical stimulation can be used to support the dorsiflexion of the foot during the swing phase of gait. Iterative learning control is employed to generate natural foot angle trajectories. In this article we consider early ground contact due to insufficient stimulation and study the resulting coupled dynamics of the error and the pass length. First, adequate theoretical concepts are discussed, which are then used for controller design. Finally, the achievable convergence properties are analyzed experimentally.