【摘要】：為了準(zhǔn)確識(shí)別下肢功能障礙患者自主步行康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中的方向意圖,提出了一種能夠兼顧使用者個(gè)體差異及安全狀態(tài)的新型步行方向意圖識(shí)別方法。首先論述了康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人結(jié)構(gòu)及患者前臂對(duì)機(jī)器人支撐板的壓力和步行方向意圖的關(guān)系。為保證患者安全地向任意方向行走,提出根據(jù)膝蓋旋轉(zhuǎn)角度推理安全步態(tài)的先決條件下,基于距離型模糊推理算法設(shè)計(jì)具有稀疏前件規(guī)則庫(kù)的步行方向意圖識(shí)別方法;然后為減小因個(gè)體差異、非穩(wěn)定模糊規(guī)則引起的識(shí)別誤差,提出規(guī)則進(jìn)化算法實(shí)時(shí)優(yōu)化模糊推理規(guī)則庫(kù)。最后將該算法進(jìn)行了多方向模糊推理實(shí)驗(yàn)與步行康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人壓力控制實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明該算法可以準(zhǔn)確識(shí)別下肢功能患者的任意步行方向意圖并提高了步行的安全性,提出的步行方向意圖識(shí)別方法可以應(yīng)用在下肢功能障礙人士的日常起居與康復(fù)訓(xùn)練中。
【圖文】：

２６１６逡逑儀器儀表學(xué)報(bào)逡逑第３邋８卷逡逑別方法通過(guò)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以準(zhǔn)確識(shí)別人類語(yǔ)言，逡逑已經(jīng)被應(yīng)用在了智能家居領(lǐng)域Ｗ，但是對(duì)于非明確位置逡逑與方向模糊化情況很難進(jìn)行準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)與識(shí)別：４］。逡逑表面肌電信號(hào)（ｓｕｒｆａｃｅ邋ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ，ｓＥＭＧ）因其蘊(yùn)含逡逑信息豐富，無(wú)創(chuàng)采集技術(shù)成熟，被眾多研究者采用識(shí)別步逡逑行意圖：６ｉ邋＿其中，Ｕｅｄａ邋＿）等人［７通過(guò)建立肌肉活躍度、肌逡逑肉收縮、肌骨幾何、關(guān)節(jié)動(dòng)力／運(yùn)動(dòng)學(xué)等子模型的神經(jīng)肌骨逡逑動(dòng)力模型，可以有效識(shí)別連續(xù)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)力矩、角速度、角度逡逑等，其模型被廣泛應(yīng)用在外骨骼機(jī)器人中。但是下肢功能逡逑障礙患者日常應(yīng)用過(guò)程中反復(fù)穿戴肌電裝置麻煩，而且由逡逑于ｓＥＭＧ信號(hào)的高度時(shí)變性：８，下肢功能缺失導(dǎo)致信號(hào)個(gè)逡逑體差異性較大邋從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響。為提高患逡逑者使用的便捷性，文獻(xiàn)［１０－１１邋］提出一種基于壓力的摸糊推逡逑理的方向意圖識(shí)別方法，但由于下肢功能障礙患者行走習(xí)逡逑慣、調(diào)整身體重心能力差別較大導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)不同的患者推逡逑理精度不足；而且該方法并未考慮步行過(guò)程中最容易發(fā)生逡逑的跌倒、移動(dòng)平臺(tái)拖拽患者所引發(fā)危險(xiǎn)狀況：逡逑本文將距離型模糊推理算法引人到全方向康復(fù)訓(xùn)練逡逑機(jī)器人當(dāng)中并結(jié)合操作者實(shí)時(shí)的步行狀態(tài)，建立一種兼逡逑顧個(gè)體差異性與安全性的新型方向意圖識(shí)別方法。通過(guò)逡逑膝蓋旋轉(zhuǎn)角度對(duì)跌倒等異常行為進(jìn)行識(shí)別。在確保使用逡逑者安全行走的前提下，基于方向意圖以及對(duì)應(yīng)的前臂壓逡逑力信息構(gòu)造方向意圖識(shí)別知識(shí)庫(kù)。針對(duì)建立的知識(shí)庫(kù)具逡逑有稀疏特性，提出距離型模糊推理識(shí)別算法進(jìn)行任意步逡逑行方向意圖推理，提出子模糊規(guī)則進(jìn)化算法實(shí)時(shí)優(yōu)化模逡逑糊推

２６１６逡逑儀器儀表學(xué)報(bào)逡逑第３邋８卷逡逑別方法通過(guò)深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以準(zhǔn)確識(shí)別人類語(yǔ)言，逡逑已經(jīng)被應(yīng)用在了智能家居領(lǐng)域Ｗ，但是對(duì)于非明確位置逡逑與方向模糊化情況很難進(jìn)行準(zhǔn)確的語(yǔ)言表達(dá)與識(shí)別：４］。逡逑表面肌電信號(hào)（ｓｕｒｆａｃｅ邋ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ，ｓＥＭＧ）因其蘊(yùn)含逡逑練過(guò)程中，，將前臂放在壓力板上，根據(jù)自身目標(biāo)方向自然逡逑調(diào)整雙臂，其中壓力傳感器測(cè)量手腕和肘部的壓力值，將逡逑２個(gè)陀螺儀固定在被測(cè)試者的腿部，用于檢測(cè)行走過(guò)程逡逑中的腿部旋轉(zhuǎn)信息，來(lái)判斷跌到狀態(tài)。逡逑
【作者單位】： 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院;日本高知工科大學(xué)智能機(jī)械電子學(xué)院;
【基金】：遼寧特聘教授專項(xiàng)基金(遼教發(fā)[2012]145號(hào)) 遼寧省自然科學(xué)基金(20162536)項(xiàng)目資助
【分類號(hào)】：TP18;TP242

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本文編號(hào)：2539856