人类手臂灵活自如的动力学特性和神经控制机理在神经科学、力学、自动控制等领域受到广泛关注，促动着力学与神经科学的交叉与发展。本项目以具有解剖真实性的手臂肌肉骨骼系统的非线性动力学模型、肌肉力的电生理模型为基础，建立手臂运动与神经动作电位时-空模式之间的内在联系，并由手臂运动的动力学行为反演神经控制机理。研究手臂运动的运动学、动力学和能量消耗的准则，解决肌肉作用冗余问题。结合理论分析、数值仿真和肌电图

在此项研究工作中，上肢视为由肱骨、桡骨、尺骨构成的多刚体系统，研究了在肌肉力作用下上肢骨骼-肌肉系统的运动。上述骨骼几何参数严格按照上肢运动解剖学的统计尺寸选取，并且考虑了前臂的旋前旋后动作，以及肘关节的转动（受尺骨端鹰嘴的限制）受到的单边约束。编写了上肢运动的仿真程序，可以求解给定肌肉力作用下上肢的运动，以及由给定的上肢运动，求解相应的关节力矩。研究了上肢运动的肌肉力和姿态的冗余问题，并应用优化方法进行求解；其中目标函数以平衡点理论和上肢运动的行为学实验结果为基础。研究结果表明上述目标函数间接地反映了最小能量消耗原则。探讨了沿空间分布、时变神经信号的定量描述方法，以及随机噪声对简单神经元系统神经信号空间、时间模式的影响。初步探索了由肢体动作求解肌肉力再确定神经信号的问题。 进行了手端受约束的点到点运动试验，以及双手驱动负载试验。双手驱动负载两臂之间驱动力存在协同问题，试验结果研究结果表明，左右手推拉力的变化取决于手臂姿态，力臂大的肌肉总是优先用来驱动负载。随着手臂姿态变化，肌肉力臂相应地变化，起主导作用的手臂也随之调整