針對行人足部運動情況較為復(fù)雜,不利于建模仿真的問題,在分析行人步態(tài)周期的基礎(chǔ)上,提出了一種簡化的行人足部運動設(shè)計方案。該方案將一個完整的步態(tài)周期劃分為抬腳、轉(zhuǎn)向、擺動、落腳和支撐五個階段,并通過對加速度和角速度的控制,實現(xiàn)了對步態(tài)周期中足部位置和姿態(tài)的運動模擬。最后,采用零速修正輔助的行人導(dǎo)航算法對綜合了平坦地面行走、上樓和下樓的運動仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明該方案設(shè)計能夠用于行人足部運動軌跡的仿真,為行人導(dǎo)航技術(shù)的研究提供了一種簡便有效的方法。

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【部分圖文】：

圖1一個完整的步態(tài)周期

在正常行走過程中,兩只腳狀態(tài)交替變換,從一側(cè)腳著地到該側(cè)腳再次著地所經(jīng)歷的步態(tài)過程稱為一個完整的步態(tài)周期,如圖1所示[8]。研究人員一般將一個完整的步態(tài)周期劃分為8個階段:初始接觸、承重階段、站立中期、站立末期、預(yù)擺動、擺動初期、擺動中期和擺動末期[9]。這8個階段的運動在身體兩....

圖2足部安裝傳感器示意圖

基于MIMU的行人導(dǎo)航系統(tǒng),通常采用足部固定傳感器的方案[10-11],安裝方式為右前上,固定示意如圖2所示。導(dǎo)航計算機(jī)從微慣性器件中采集得到足部加速度和角速度數(shù)據(jù),進(jìn)行濾波處理后,進(jìn)行行人導(dǎo)航計算,得到足部的速度、位置和姿態(tài)信息。同時,導(dǎo)航計算機(jī)通過足部傳感器的加速度和角速度信....

圖3行人導(dǎo)航算法基本框架

圖2足部安裝傳感器示意圖3足部運動設(shè)計

圖4足部運動方案

在平坦地面行走、上樓和下樓對于行人而言是經(jīng)常遇到的,因此成為了很多研究學(xué)者研究行人導(dǎo)航算法的主要場景[12-13]。根據(jù)行人的足部運動設(shè)計,在平坦地面行走、上樓和下樓這幾種場景下的步態(tài)運動示意可以簡單表示為圖4中所示過程。抬腳、轉(zhuǎn)向、擺動、落腳和支撐這5個階段中,轉(zhuǎn)向階段不是必須....

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