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Accès ouvert déclaré 2026 preprint

D-Optimality-Guided Reinforcement Learning for Efficient Open-Loop Calibration of a 3-DOF Ankle Rehabilitation Robot

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Rattachement africain : cn, au. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Accurate alignment of multi-degree-of-freedom rehabilitation robots is essential for safe and effective patient training. This paper proposes a two-stage calibration framework for a self-designed three-degree-of-freedom (3-DOF) ankle rehabilitation robot. First, a Kronecker-product-based open-loop calibration method is developed to cast the input-output alignment into a linear parameter identification problem, which in turn defines the associated experimental design objective through the resulting information matrix. Building on this formulation, calibration posture selection is posed as a combinatorial design-of-experiments problem guided by a D-optimality criterion, i.e., selecting a small subset of postures that maximises the determinant of the information matrix. To enable practical selection under constraints, a Proximal Policy Optimization (PPO) agent is trained in simulation to choose 4 informative postures from a candidate set of 50. Across simulation and real-robot evaluations, the learned policy consistently yields substantially more informative posture combinations than random selection: the mean determinant of the information matrix achieved by PPO is reported to be more than two orders of magnitude higher with reduced variance. In addition, real-world results indicate that a parameter vector identified from only four D-optimality-guided postures provides stronger cross-episode prediction consistency than estimates obtained from a larger but unstructured set of 50 postures. The proposed framework therefore improves calibration efficiency while maintaining robust parameter estimation, offering practical guidance for high-precision alignment of multi-DOF rehabilitation robots.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

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