下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼是一種面向下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者的新型康復(fù)器械,目前國(guó)內(nèi)在此方面的研究尚處于起步階段。下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制前,一般需要進(jìn)行步態(tài)參數(shù)的采集與規(guī)劃,國(guó)內(nèi)外當(dāng)前常用的方法有計(jì)算機(jī)視覺(jué)等,它們都存在著設(shè)備成本高、對(duì)檢測(cè)環(huán)境要求高、檢測(cè)參數(shù)單一的缺點(diǎn),且與外骨骼是分離的,在外骨骼運(yùn)行過(guò)程中使用時(shí)會(huì)存在視線(xiàn)遮擋等問(wèn)題。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼在步態(tài)數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃方面的不足,研究了一種基于磁定位技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼步態(tài)參數(shù)獲取與規(guī)劃控制系統(tǒng)。首先,按照安全性、可調(diào)節(jié)性與輕便型三個(gè)原則設(shè)計(jì)并制作了下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼機(jī)械裝置。其次,提出了基于磁定位技術(shù)的步態(tài)參數(shù)獲取與步態(tài)規(guī)劃方法。設(shè)計(jì)了模擬信號(hào)調(diào)理電路,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對(duì)磁傳感器檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行放大濾波等處理。建立磁偶極子模型,完成了磁傳感器對(duì)空間永磁體的定位,根據(jù)坐標(biāo)變換,得到下肢關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),進(jìn)一步由步態(tài)規(guī)劃得到位移、速度、加速度結(jié)合的多點(diǎn)定位控制指令參數(shù)。完成了外骨骼控制系統(tǒng)的搭建,通過(guò)Labview開(kāi)發(fā)了上位機(jī)人機(jī)交互界面,通過(guò)電機(jī)控制器多點(diǎn)位的定位方法,實(shí)現(xiàn)了外骨骼的快速響應(yīng)和精準(zhǔn)控制。最后,對(duì)整個(gè)外... 

【文章來(lái)源】：南京醫(yī)科大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 下肢外骨骼的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 步態(tài)參數(shù)獲取方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作和意義
第二章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 下肢康復(fù)外骨骼基本參數(shù)
        2.1.1 人體標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)
        2.1.2 下肢外骨骼自由度的選取
        2.1.3 下肢外骨骼各部位尺寸
    2.2 下肢康復(fù)外骨骼本體設(shè)計(jì)
    2.3 驅(qū)動(dòng)方式確定
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于磁定位的步態(tài)數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃
    3.1 步態(tài)數(shù)據(jù)采集模型的建立
    3.2 磁定位的基本物理模型
        3.2.1 畢奧-薩伐爾定律
        3.2.2 磁偶極子模型
        3.2.3 永磁定位模型
    3.3 定位算法研究
        3.3.1 粒子群算法
        3.3.2 列文伯格-馬夸爾特算法
    3.4 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)獲取及曲線(xiàn)擬合
    3.5 步態(tài)規(guī)劃
    3.6 本章小結(jié)
第四章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼控制系統(tǒng)的研究
    4.1 控制系統(tǒng)概述
    4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        4.2.1 HMC1043磁傳感器
        4.2.2 初級(jí)信號(hào)放大電路
        4.2.3 次級(jí)信號(hào)放大濾波電路
        4.2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
        4.2.5 MSP430F149介紹
        4.2.6 RCP2伺服電動(dòng)缸
        4.2.7 藍(lán)牙串口模塊
    4.3 控制系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        4.3.1 A/D采樣程序
        4.3.2 數(shù)據(jù)編譯藍(lán)牙發(fā)送程序
    4.4 控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        4.4.1 Labview簡(jiǎn)介
        4.4.2 串口通信程序
        4.4.3 Labview主程序
        4.4.4 三維實(shí)時(shí)顯示程序
        4.4.5 電機(jī)控制器程序
        4.4.6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和回放程序
    4.5 本章小結(jié)
第五章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)概述
    5.2 磁定位步態(tài)參數(shù)獲取實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 小磁體選擇實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 小磁體定位坐標(biāo)誤差實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角誤差實(shí)驗(yàn)
    5.3 外骨骼運(yùn)行實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和內(nèi)容
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作及展望
參考文獻(xiàn)
綜述
    參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表文章情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]偏癱患者輔助行走下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究[D]. 吳海杰.浙江大學(xué) 2014
[4]人行走過(guò)程中骨盆三維運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙凌燕.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3016411