目前,利用下肢柔性外骨骼設(shè)備對人體進行助力,從而降低人們在各種活動中的能量代謝,增強人們的生活水平受到了世界各國的廣泛關(guān)注。在人體助力時其理論依據(jù)是人體正常行走時下肢關(guān)節(jié)力矩曲線。然而,由于缺乏準確、高效、便捷的實時解算人體下肢關(guān)節(jié)力矩的方法,目前的助力研究中只能以基于統(tǒng)計學規(guī)律的下肢關(guān)節(jié)力矩曲線對人體進行助力,該問題嚴重限制了助力效果。首先,人體運動信息是解算人體關(guān)節(jié)力矩的基礎(chǔ),針對實時、有效、經(jīng)濟便捷地測量人體運動信息難的問題,本文建立了基于慣性測量單元（IMU）的人體行走運動模型,解算了人體行走時的運動信息。該模型在分析了人體運動特征和IMU信號特征的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了IMU與人體下肢關(guān)節(jié)間的運動約束方程,并基于最優(yōu)化算法解算了IMU與人體肢體段間的方位關(guān)系,使得IMU可以與肢體段間自動對齊,避免了傳統(tǒng)方法的繁瑣操作。在此基礎(chǔ)上,本文分別基于加速度和角速度信息解算了相關(guān)運動信息,并結(jié)合數(shù)據(jù)融合算法將其優(yōu)化,解算出了更為準確的運動信息。模型的精度和穩(wěn)定性結(jié)合光學動作捕捉系統(tǒng)進行了驗證。其次,在解算運動信息之后,本文建立了基于IMU的人體行走逆動力學模型。該模型將人體主體運動簡化到矢狀面... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MIT被動式助力研究2011年，荷蘭代爾夫特理工大學開發(fā)了一種帶有人工肌腱的被動外骨骼對人

圖 1-2 荷蘭代爾夫特理工大學被動式外助力研的王東海等人研發(fā)了基于行走步態(tài)的被動式體關(guān)節(jié)的載荷[5]，如圖 1-3 所示。研究人員發(fā)了一種能夠匹配膝關(guān)節(jié)生理結(jié)構(gòu)的柔性運動產(chǎn)生形變，更好地適應人體的運動特征負載。然而，該研究并沒有實驗結(jié)果表明該圖 1-3 浙江大學被動式膝關(guān)節(jié)外骨骼研究

人工肌腱）依然普遍偏高。 圖 1-2 荷蘭代爾夫特理工大學被動式外助力研究 浙江大學的王東海等人研發(fā)了基于行走步態(tài)的被動式膝關(guān)節(jié)來減小人體關(guān)節(jié)的載荷[5]，如圖 1-3 所示。研究人員詳細分析動特點，研發(fā)了一種能夠匹配膝關(guān)節(jié)生理結(jié)構(gòu)的柔性膝關(guān)節(jié)裝使用者的運動產(chǎn)生形變，更好地適應人體的運動特征，從而在膝關(guān)節(jié)的負載。然而，該研究并沒有實驗結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能夠

【參考文獻】：
期刊論文
[1]外骨骼機器人系統(tǒng)中人體下肢關(guān)節(jié)力矩動態(tài)解算[J]. 郭偉,楊叢為,鄧靜,查富生.  機械與電子. 2015(10)
[2]一種踝關(guān)節(jié)行走助力外骨骼的設(shè)計[J]. 向馗,易暢,尹凱陽,葛運建.  華中科技大學學報(自然科學版). 2015(S1)
[3]一種減重步行訓練機器人的研制[J]. 陳鹍,劉啟棟,王人成,賈曉紅,胡偉.  中國康復醫(yī)學雜志. 2011(09)
[4]人體運動軸模型的制作[J]. 潘若松,周美娟.  生物學通報. 1988(05)

博士論文
[1]下肢外骨骼的動力學分析與運動規(guī)劃[D]. 賈山.東南大學 2016
[2]基于行走步態(tài)的被動式重力支撐柔性下肢外骨骼系統(tǒng)[D]. 王東海.浙江大學 2016
[3]混聯(lián)下肢外骨骼的步態(tài)規(guī)劃與控制研究[D]. 潘大雷.上海交通大學 2015
[4]基于外骨骼機器人技術(shù)的人體手臂震顫抑制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孫建.中國科學技術(shù)大學 2010
[5]中國成年人人體慣性參數(shù)國家標準的制定[D]. 劉靜民.北京體育大學 2004

碩士論文
[1]穿戴式下肢外骨骼的設(shè)計及研究[D]. 劉宏林.北京交通大學 2017
[2]可穿戴下肢柔性外骨骼助力系統(tǒng)設(shè)計[D]. 萬詩龍.東南大學 2017
[3]下肢外骨骼康復機器人助力模式控制策略研究[D]. 張元春.河北工業(yè)大學 2014
[4]基于慣性傳感器的人體運動姿態(tài)三維重構(gòu)[D]. 蹇彪.哈爾濱工程大學 2013
[5]基于肌電信號控制的康復醫(yī)療下肢外骨骼設(shè)計及研究[D]. 費燁赟.浙江大學 2006



本文編號：2900833