【摘要】：下肢外骨骼機器人作為一種幫助截癱患者或行動不便老人等重新恢復(fù)行走功能的關(guān)鍵康復(fù)醫(yī)療設(shè)備,可幫助患者康復(fù)或恢復(fù)部分運動功能。鑒于患者本身體質(zhì)具有一定缺陷,必須避免二次傷害的發(fā)生,因此保證患者穿戴下肢外骨骼機器人行走時的安全性和舒適性至關(guān)重要。本文基于其功能需求及實際使用情況,研發(fā)了一套智能傳感系統(tǒng),用以保證下肢外骨骼機器人的安全可靠運行以及提高穿戴者的舒適度。分析下肢外骨骼機器人的功能需求,結(jié)合其研究現(xiàn)狀,明確擬研傳感系統(tǒng)方案和各傳感器選型,進(jìn)而設(shè)計相應(yīng)功能實現(xiàn)電路并完成制作。通過搭建電路硬件平臺實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集功能。根據(jù)傳感器測量原理及信號輸入輸出特性曲線對傳感器進(jìn)行標(biāo)定,使傳感器的測量精度有了明顯提高,滿足系統(tǒng)功能需求。實現(xiàn)慣性測量單元平臺設(shè)計制作,其能精確測量下肢外骨骼機器人在行走過程中的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)以及步長、步高等步態(tài)數(shù)據(jù),并將此數(shù)據(jù)反饋至主控系統(tǒng),為其實時調(diào)整行走步態(tài)提供必備信息。基于壓力傳感器受力時序及大小判定行走步態(tài)周期以及進(jìn)行階段劃分。基于壓力傳感器精確測量數(shù)據(jù),利用零力矩原理計算得到下肢外骨骼機器人足底壓力中心位置坐標(biāo),為其行走時保持良好的穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)支持。實現(xiàn)系統(tǒng)對穿戴者運動意圖的識別,基于傳感系統(tǒng)各傳感器功能,收集測試者穿戴下肢外骨骼機器人進(jìn)行行走實驗時各傳感器數(shù)據(jù),將此數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本,利用支持向量機建模方法使下肢外骨骼機器人對實驗訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。進(jìn)一步,基于機器學(xué)習(xí)結(jié)果對穿戴者運動意圖進(jìn)行識別,并進(jìn)行實驗檢測。結(jié)果表明,本方法在對穿戴者運動意圖識別功能上取得了很好的效果。同時,本系統(tǒng)能有效地降低手動控制時,下肢外骨骼機器人從收到命令到執(zhí)行命令的延時,能顯著提升穿戴者的舒適感。
[Abstract]:The lower extremities exoskeleton robot, as a key rehabilitative medical device to help the paraplegia or the inconvenient old people to restore the walking function, can help the patients recover or recover part of the movement function. In view of the patient's own physical defects, it is necessary to avoid the occurrence of two injuries, thus ensuring the patient to wear the lower limb exoskeleton machine. In this paper, based on its functional requirements and actual use, a set of intelligent sensing system is developed to ensure the safe and reliable operation of the lower limb exoskeleton robot and to improve the wearer's comfort. According to the principle of the sensor and the characteristic curve of the input and output of the signal, the sensor is calibrated, and the measurement accuracy of the sensor is greatly improved. In order to realize the functional requirement of the foot system, the inertial measurement unit platform is designed and made. It can accurately measure the three dimensional attitude data and step size and step gait data of the lower limb exoskeleton robot in the walking process, and feed this data to the main control system to provide the necessary information for the actual adjustment of the walking state. The order and size determine the walking gait cycle and stage division. Based on the pressure sensor, the position coordinates of the foot pressure center of the lower limb exoskeleton robot are calculated by the principle of zero moment, which provides the data support for the good stability of the walking time. Each sensor function of the sensor system is used to collect the data of each sensor in the walking experiment of the lower limb exoskeleton robot. This data is used as a training sample, and the support vector machine modeling method is used to make the lower limb exoskeleton robot learn and train the experimental training samples. Further, based on the machine learning results, the wearer's movement is carried out. The results show that this method has a good effect on the wearer's movement intention recognition function. At the same time, when the system can effectively reduce manual control, the lower limb exoskeleton robot can significantly improve the wearer's comfort from the delay of receiving the command to the execution command.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳水才,夏雅琴,賈麗芹,彭見曙;測量人體溫度的雙脈沖超聲波傳感系統(tǒng)[J];傳感器技術(shù);2001年04期

2 魏志軍,徐英強;諧振傳感系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論分析、設(shè)計與仿真[J];石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2002年04期

3 朱海梅,朱慶保;提高傳感系統(tǒng)準(zhǔn)確度的軟件方法及其應(yīng)用[J];傳感器技術(shù);2004年04期

4 謝立;;美國開發(fā)新型輪胎傳感系統(tǒng)[J];橡膠科技市場;2008年07期

5 謝立;;美國開發(fā)新型輪胎傳感系統(tǒng)[J];世界橡膠工業(yè);2008年04期

6 吳光恒;;用于極微量探測的光學(xué)隧穿傳感系統(tǒng)[J];發(fā)光快報;1986年06期

7 ;傳感系統(tǒng)[J];應(yīng)用光學(xué);1995年06期

8 李勝利,凌晨,徐敏;激光無創(chuàng)腦血氧傳感系統(tǒng)研究[J];傳感器技術(shù);2005年09期

9 周俊;董琪;莊柳靜;吳春生;劉清君;王平;;基于在體植入電極的生物嗅覺傳感系統(tǒng)設(shè)計及其氣味識別[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2012年08期

10 張松柏;柳芊;胡霞;劉學(xué)文;沈廣宇;盧基林;;基于等溫循環(huán)鏈置換聚合的非標(biāo)記通用型熒光生物傳感系統(tǒng)[J];化學(xué)傳感器;2013年03期

相關(guān)會議論文 前9條

1 夏偉強;樊尚春;邢維巍;劉長庭;王俊鋒;李天志;;空間細(xì)胞智能傳感系統(tǒng)[A];2011年空間生命與生命起源暨航天醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

2 鄭躍濱;高東岳;王奕首;武湛君;卿新林;;面向大面積結(jié)構(gòu)的移動式壓電傳感系統(tǒng)的實驗研究[A];第十四屆中國科協(xié)年會第11分會場：低成本、高性能復(fù)合材料發(fā)展論壇論文集[C];2012年

3 鄭躍濱;高東岳;王奕首;武湛君;卿新林;;面向大面積結(jié)構(gòu)的移動式壓電傳感系統(tǒng)的實驗研究[A];第十三屆全國實驗力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2012年

4 黃啟祿;;一種新穎的光束角位移傳感系統(tǒng)的原理與應(yīng)用[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

5 王建;;基于藍(lán)牙技術(shù)的無線溫度傳感系統(tǒng)設(shè)計[A];2007年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

6 魏玉賓;倪家生;李艷芳;王昌;劉統(tǒng)玉;;全光纖瓦斯傳感系統(tǒng)研制及其在煤礦中的應(yīng)用[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

7 王軍峰;李平;周志坤;鄭敏;楊進(jìn);;無源無線聲表面波諧振器溫度傳感系統(tǒng)硬件構(gòu)成[A];中國儀器儀表學(xué)會第六屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

8 畢衛(wèi)紅;潘宇;于建云;;雙F-P腔光纖電壓傳感系統(tǒng)[A];全國第十三次光纖通信暨第十四屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

9 趙小蘭;于繼榮;;擴大光纖位移傳感系統(tǒng)測量范圍的綜合判據(jù)[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張超;下肢助力外骨骼機器人研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 陳春杰;基于柔性傳動的助力全身外骨骼機器人系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院);2017年

3 龍億;下肢外骨骼人體運動預(yù)測與人機協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

4 陳珊;行走下肢液壓增力外骨骼自適應(yīng)魯棒力控制研究[D];浙江大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄧清龍;下肢外骨骼機器人智能傳感系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2017年

2 唐逵;基于有限元方法的下肢外骨骼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2017年

3 王瀅;康復(fù)訓(xùn)練外骨骼的優(yōu)化設(shè)計[D];山東理工大學(xué);2017年

4 糜思堯;老年人下肢外骨骼輔助系統(tǒng)設(shè)計的探討[D];四川美術(shù)學(xué)院;2017年

5 馬舜;主被動結(jié)合式下肢助力外骨骼機器人研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

6 侯玉濤;動力式下肢外骨骼控制系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[D];天津科技大學(xué);2017年

7 楊陽;外骨骼電機伺服驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2017年

8 叢林;下肢外骨骼機器人系統(tǒng)參數(shù)辨識和控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

9 盛文濤;基于人機耦合系統(tǒng)特性分析的外骨骼單腿參數(shù)辨識方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

10 鄧宗強;下肢負(fù)重外骨骼控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D];電子科技大學(xué);2017年

，

本文編號：2124309