康復(fù)醫(yī)療在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的地位越來越重要,人們也逐漸意識到康復(fù)訓(xùn)練的重要性。踝泵運動是生活中比較常見且非常重要的一種康復(fù)運動,它能提高老年人踝關(guān)節(jié)的靈活度,加快損傷踝關(guān)節(jié)的康復(fù),抑制長期臥床病人的下肢靜脈血栓的形成。航姿參考系統(tǒng)（AHRS）主要由CPU、陀螺儀、加速度計和磁強計組成,是常用于姿態(tài)解算的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的一種。本文從姿態(tài)解算、動作識別、姿態(tài)精度、手機APP、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和各硬件模塊等方面開展了相應(yīng)的研究,設(shè)計了基于AHRS的穿戴式監(jiān)測裝置,能夠方便患者獨立進行踝泵康復(fù)運動。首先,學(xué)習和研究了國內(nèi)外踝關(guān)節(jié)康復(fù)裝置的現(xiàn)狀,確定了課題的研究路線。構(gòu)建適用于課題研究內(nèi)容的擴展卡爾曼濾波（EKF）模型,運用設(shè)計的擴展卡爾曼濾波算法對多傳感器數(shù)據(jù)進行融合,并基于四元數(shù)完成姿態(tài)解算。通過這種方法獲得踝泵運動監(jiān)測者腳部的運動姿態(tài)。其次,研究并構(gòu)建了適用于課題研究內(nèi)容的動態(tài)時間規(guī)劃（DTW）算法,運用DTW算法,通過標準動作模板與測試動作模板匹配實現(xiàn)動作的識別。最后,設(shè)計完成小巧輕便、適合穿戴的踝泵運動監(jiān)測裝置。將擴展卡爾曼濾波算法及DTW算法移植到AHRS的微控制器中,使監(jiān)測裝置具有姿態(tài)解算與動... 

【文章來源】：中國運載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

踝泵運動Fig1.1Movementoftheanklepump

（a） （b）圖 1.2 動態(tài)踝足矯形器Fig 1.2 The orthosis of dynamic ankle foot（a）鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器；（b）一般的動態(tài)踝足矯形器(a) Hinged dynamic ankle and foot orthosis (b) General dynamic ankle-foot orthosis圖 1.2 所示，（a）為鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器，矯形器的后部擴展到膝蓋平足板延伸到腳趾尖端以提供對腳踝的控制。穿上這種矯形器，踝關(guān)節(jié)行跖屈、背屈運動。（b）是根據(jù)希爾頓的方法設(shè)計的一般動態(tài)踝足矯形實驗中，穿戴鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器的病人具有更短的康復(fù)周期。2）基于斯圖爾特平臺的遠程腳踝康復(fù)系統(tǒng)utgers Ankle 是美國羅格斯大學(xué)在 2000 年研制出的基于斯圖爾特平臺的康復(fù)系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)提供了六自由度的阻力用于模擬主機上的虛擬現(xiàn)獨自進行康復(fù)訓(xùn)練時也不會感到枯燥。系統(tǒng)平臺的運動情況及阻力輸出通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程傳輸，患者在家進行鍛煉的同時，治療師可以進行遠康復(fù)系統(tǒng)在新澤西醫(yī)科大學(xué)和牙科大學(xué)進行了驗證試驗，得到患者積極

（a） （b）圖 1.2 動態(tài)踝足矯形器Fig 1.2 The orthosis of dynamic ankle foot（a）鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器；（b）一般的動態(tài)踝足矯形器) Hinged dynamic ankle and foot orthosis (b) General dynamic ankle-foot orth圖 1.2 所示，（a）為鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器，矯形器的后部擴展到平足板延伸到腳趾尖端以提供對腳踝的控制。穿上這種矯形器，踝行跖屈、背屈運動。（b）是根據(jù)希爾頓的方法設(shè)計的一般動態(tài)踝足實驗中，穿戴鉸鏈式動態(tài)踝足矯形器的病人具有更短的康復(fù)周期2）基于斯圖爾特平臺的遠程腳踝康復(fù)系統(tǒng)utgers Ankle 是美國羅格斯大學(xué)在 2000 年研制出的基于斯圖爾特平康復(fù)系統(tǒng)[11]，該系統(tǒng)提供了六自由度的阻力用于模擬主機上的虛獨自進行康復(fù)訓(xùn)練時也不會感到枯燥。系統(tǒng)平臺的運動情況及阻力通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程傳輸，患者在家進行鍛煉的同時，治療師可以進康復(fù)系統(tǒng)在新澤西醫(yī)科大學(xué)和牙科大學(xué)進行了驗證試驗，得到患者

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于高斯和的二階擴展卡爾曼濾波算法[J]. 張帆,施化吉,周從華,李雷.  信息技術(shù). 2017(12)
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[3]智能手環(huán)的應(yīng)用研究[J]. 梁莉娟.  黑龍江科技信息. 2017(08)
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[5]Android調(diào)用Java WebService的實現(xiàn)方法[J]. 邱紅麗,李冰.  福建電腦. 2016(09)
[6]基于DW01芯片的鋰電池保護電路設(shè)計[J]. 郭洪祥.  電子產(chǎn)品世界. 2016(08)
[7]基于HMC5883的地磁場測量校正系統(tǒng)[J]. 張少飛,康愛國,劉喆頡,劉文斌.  煤炭技術(shù). 2016(07)
[8]量化踝泵運動降低婦科腫瘤患者術(shù)后下肢靜脈血栓發(fā)生的臨床研究[J]. 于秀麗,樸麗,叢云鳳,張赫,姜清薇,徐兆寧.  護理實踐與研究. 2016(13)
[9]互補濾波算法在四旋翼飛行器姿態(tài)解算中的應(yīng)用[J]. 萬曉鳳,康利平,余運俊,林偉財.  測控技術(shù). 2015(02)
[10]關(guān)于智能穿戴設(shè)備發(fā)展前景的思考與建議[J]. 姜夢靜.  移動通信. 2014(17)

碩士論文
[1]智能空間下基于AHRS的人體動作識別[D]. 張慶賓.山東大學(xué) 2014
[2]踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療外骨骼系統(tǒng)開發(fā)研究[D]. 張煜.浙江大學(xué) 2010
[3]基于嵌入式的MEMS加速度傳感器測控仿真系統(tǒng)[D]. 姚成凱.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[4]基于MEMS的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 梁谷.哈爾濱工程大學(xué) 2008



本文編號：3408490