本文關鍵詞：基于慣性傳感器的偏癱康復監(jiān)測系統(tǒng)的研究

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【摘要】：偏癱是一種常見的腦卒中后遺癥,偏癱患者在患有肢體運動障礙的同時,常常伴有輕微的感覺、語言、認知等方面的障礙。目前的偏癱康復訓練主要以醫(yī)師協(xié)助訓練及機械式的康復器械為主,忽略了在協(xié)助訓練之余,偏癱患者的自助康復訓練過程。隨著MEMS傳感器技術的日漸成熟,慣性捕捉技術越來越多的應用于人們的日常生活中。本文結(jié)合偏癱患者自主康復訓練過程及慣性傳感器技術,提出了一種基于慣性傳感器的偏癱患者運動康復過程的跟蹤與評價的新方法,主要應用于痙攣減輕階段偏癱患者的自主康復過程的姿態(tài)跟蹤及運動能力的評定。具體的設計方案主要包括以下幾個方面。首先,研究本文課題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及背景意義,確定本課題研究的可行性。從整體上設計了研究課題的結(jié)構(gòu)和框架,設計了基于MSP430單片機的IMU姿態(tài)測量單元,將偏癱患者自主康復訓練的相關理論與慣性導航的具體實踐相結(jié)合,搭建實驗系統(tǒng)平臺。其次,本文選取多組常見的偏癱康復訓練動作,對患者進行相應的運動監(jiān)測。根據(jù)不同動作構(gòu)建了相應的運動模型,提出相應的解算方法,并進行完整度評價。在數(shù)據(jù)融合過程中,結(jié)合傳統(tǒng)的Kalman濾波器以及具體的運動模型,提出了基于平面約束的捷聯(lián)算法,優(yōu)化了數(shù)據(jù)融合算法,提高了精度。再次,根據(jù)傳統(tǒng)的傳感器誤差模型,在傳統(tǒng)的靜態(tài)修正算法基礎上引入人工魚群智能算法,該方法避免了復雜數(shù)學模型的解算過程,并對整個采樣過程進行了簡化,使算法更適用于嵌入式系統(tǒng)。最后,對本文所提出的算法進行了實驗分析。首先針對多組動作基于傳統(tǒng)Kalman以及平面約束捷聯(lián)算法進行了對比分析,確定了所提出算法的有效性。其次,模擬肩關節(jié)和肘關節(jié)的運動軌跡,計算評價角度,最終給出所選動作的完整度評價。
【關鍵詞】：偏癱 運動捕捉 平面約束 Kalman濾波 人工魚群算法
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R743.3;TP274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 選題背景及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 慣性運動捕捉技術研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 偏癱康復器械研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文章節(jié)安排17-18
• 第2章 上肢運動模型構(gòu)建及捷聯(lián)慣導原理18-35
• 2.1 上肢運動模型構(gòu)建18-23
• 2.1.1 坐標軸定義18-20
• 2.1.2 歐拉角及轉(zhuǎn)換矩陣20-21
• 2.1.3 模型構(gòu)建及分析21-23
• 2.2 捷聯(lián)慣性導航原理23-34
• 2.2.1 歐拉角解算23-26
• 2.2.2 離散Kalman濾波器介紹26-29
• 2.2.3 位置解算29-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 偏癱康復監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計35-41
• 3.1 偏癱康復監(jiān)測系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)35-36
• 3.2 上位機界面顯示36-38
• 3.3 IMU慣性測量模塊設計38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于平面約束的KALMAN濾波設計及實驗分析41-64
• 4.1 傳感器靜態(tài)修正42-47
• 4.1.1 人工魚群智能算法42-43
• 4.1.2 加速度計靜態(tài)修正43-45
• 4.1.3 磁力計靜態(tài)修正45-47
• 4.2 基于面約束的捷聯(lián)算法47-50
• 4.3 KALMAN解算設計50-54
• 4.3.1 加速度計Kalman濾波51-53
• 4.3.2 磁力計Kalman濾波53-54
• 4.4 實驗設計及分析54-63
• 4.4.1 手臂屈伸動作實驗56-58
• 4.4.2 抬臂動作實驗58-60
• 4.4.3 平面三角形組合動作實驗60-63
• 4.4.4 實驗分析63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-71
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果71-72
• 致謝72-73
• 作者簡介73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃光球;陸秋琴;劉冠;;基于魚群算法的通風巷道漏風點辨識方法研究[J];系統(tǒng)仿真學報;2007年12期

2 任春華;陳燦;王滿喜;路永樂;黎蕾蕾;;一種慣性測量與距離組合的定位修正方法研究[J];儀器儀表學報;2013年11期

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本文編號：569809