人體作為典型的雙足系統(tǒng)具有穩(wěn)定高效的行走能力。隨著科技的發(fā)展,基于人體雙足模式開發(fā)的仿人機(jī)器人雖然實(shí)現(xiàn)了部分類人功能,但在穩(wěn)定、柔順的行走功能方面仍處于研發(fā)瓶頸。如何開發(fā)穩(wěn)定、高效、實(shí)用的行走算法,是現(xiàn)階段仿人機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)我國(guó)人口老齡化日益嚴(yán)重,存在著大量的平衡失調(diào)患者,通過(guò)對(duì)人體行走穩(wěn)定性評(píng)判方法的研究,將有助于預(yù)防老年人摔倒以及患者康復(fù)治療。然而現(xiàn)有的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)不能對(duì)人體行走穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估,因此,如何對(duì)人體行走平衡能力進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估是目前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。為此,本文以人體多種行走運(yùn)動(dòng)捕獲數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),借鑒人體行走平衡感知系統(tǒng)工作原理與運(yùn)動(dòng)學(xué)姿態(tài)特征,建立人體行走運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)化模型,提取人體行走平衡感知參數(shù),提出并建立一種人體行走平衡判別方法,實(shí)現(xiàn)人體行走平衡能力的準(zhǔn)確評(píng)估。本課題將為探索人體行走平衡感知機(jī)理奠定基礎(chǔ),在人體行走平衡評(píng)估、患者行走康復(fù)治療、仿人雙足機(jī)器人研制等方面提供新思路。本文具體工作如下:（1）鑒于人體復(fù)雜生理結(jié)構(gòu),參考成年人人體慣性參數(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建立人體運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)化模型、體段質(zhì)量分布以及體段質(zhì)心分布模型,依據(jù)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)姿態(tài)對(duì)運(yùn)動(dòng)捕獲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析,利... 

【文章來(lái)源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1日本

國(guó)內(nèi)

第1章緒論-5-年清華大學(xué)設(shè)計(jì)出圓弧足機(jī)器人，可以在斜坡以及棋盤狀地面行走。同年北京大學(xué)黃巖[14]帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出RunBo機(jī)器人和Veronica機(jī)器人，通過(guò)控制關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人類人行走，如圖1-4a)與圖1-4b)所示。哈爾濱工業(yè)大學(xué)通過(guò)控制步態(tài)敏感范數(shù)設(shè)計(jì)出圓弧足樣機(jī)[15]，如圖1-4c)所示。雖然我國(guó)被動(dòng)機(jī)器人取得了一定進(jìn)展，但是我國(guó)被動(dòng)機(jī)器人穩(wěn)定、柔順行走樣機(jī)仍處于研發(fā)階段，有待進(jìn)一步發(fā)展。a)RunBo-Ib)Veronicac)哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人圖1-4國(guó)內(nèi)被動(dòng)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外機(jī)器人雖然相繼推出新品，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，但是目前仿人機(jī)器人仍存在抗干擾能力不足、控制單一、行動(dòng)緩慢等一系列缺點(diǎn)�？傮w而言，仿人雙足機(jī)器人受到行走穩(wěn)定性的制約，存在一定的瓶頸。研究學(xué)者們大多僅從控制理論角度實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人穩(wěn)定、柔順行走，卻忽視了對(duì)人體雙足行走模式的借鑒，很少針對(duì)人體穩(wěn)定行走機(jī)理進(jìn)行研究。1.2.2人體平衡系統(tǒng)研究現(xiàn)狀人體行走平衡主要依據(jù)人體視覺(jué)、本體感覺(jué)以及前庭系統(tǒng)三大感知[16]系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)配合感知身體空間信息，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)感知信息進(jìn)行整合，控制肌骨運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，維持身體重心處于支撐平面內(nèi)[17]。依據(jù)解剖學(xué)以及人體生理神經(jīng)學(xué)可知，前庭系統(tǒng)在人體行走平衡中占重要組成部分，可以感知人體行走運(yùn)動(dòng)信息。本體感覺(jué)系統(tǒng)包含了足底皮膚與地面的接觸覺(jué)以及手與物體的接觸覺(jué)，在人體行走平衡中占有很大比重，能夠感知身體各部位的位置和動(dòng)作[18]。視覺(jué)系統(tǒng)則可以通過(guò)眼睛觀察人體位置信息，便于中樞神經(jīng)系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整身體姿態(tài)。任何雙足系統(tǒng)在行走過(guò)程中都與周圍環(huán)境緊密相連，環(huán)境變化會(huì)對(duì)行走產(chǎn)生一定影響，人體三大感覺(jué)系統(tǒng)相互作用，共同維持人體平衡，任何感知系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤都將導(dǎo)致人體失去平衡調(diào)節(jié)能力[19]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的跌倒檢測(cè)算法研究[J]. 王曉雷,李棟豪,鄭曉婉,婁泰山,丁國(guó)強(qiáng),焦玉召,趙紅梅.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2019(11)
[2]姿勢(shì)控制訓(xùn)練結(jié)合核心肌群訓(xùn)練對(duì)腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能的影響[J]. 朱海燕.  心血管康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志. 2019(01)
[3]基于MEMS慣性傳感器時(shí)域特征的人體行為識(shí)別[J]. 謝國(guó)亞,劉宇,路永樂(lè),邸克,郭俊啟,余躍.  壓電與聲光. 2019(02)
[4]腦卒中患者的平衡功能和軀干屈伸肌群表面肌電特征[J]. 王惠娟,何任紅,江志錦,石真潤(rùn),杜東,范建中.  中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐. 2017(11)
[5]基于LIPM的機(jī)器人快速行走優(yōu)化[J]. 熊峰,劉成菊,陳啟軍.  華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(S1)
[6]仿生機(jī)器人研究進(jìn)展及仿生機(jī)構(gòu)研究[J]. 沈惠平,馬小蒙,孟慶梅,李云峰,馬正華.  常州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[7]半被動(dòng)雙足機(jī)器人動(dòng)態(tài)行走的位姿估算[J]. 黃巖,謝廣明,楊曉華,王啟寧,王龍.  北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2009(04)
[8]年齡和視覺(jué)對(duì)直立靜態(tài)平衡的影響[J]. 汪敏,李學(xué)佩,李哲生.  耳鼻咽喉頭頸外科. 1997(01)

博士論文
[1]人體站立平衡系統(tǒng)建模與平衡能力評(píng)價(jià)方法研究[D]. 劉琨.燕山大學(xué) 2016
[2]雙足被動(dòng)步行機(jī)器人性能分析及一種動(dòng)力輸入方法研究[D]. 倪修華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于多傳感器信號(hào)融合的人體平衡分析研究[D]. 岳宗曉.鄭州大學(xué) 2019
[2]基于加速度傳感器的人體動(dòng)作識(shí)別方法研究[D]. 韓建飛.江蘇大學(xué) 2016
[3]基于單個(gè)加速度傳感器的人體行為識(shí)別研究[D]. 徐仙.江南大學(xué) 2015
[4]仿人機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)及射門運(yùn)動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)研究[D]. 李鈞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3581271