本文關(guān)鍵詞：基于映射模型的假肢膝關(guān)節(jié)控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 智能假肢 主動(dòng)膝關(guān)節(jié) 步態(tài)相位 映射控制

【摘要】：隨著我國下肢截肢患者的日益增多，智能假肢的結(jié)構(gòu)與控制方法的研究與開發(fā)工作的意義也逐步凸顯。一方面將微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，智能控制技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)以及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和仿生技術(shù)等融合在一起，研發(fā)出達(dá)到世界先進(jìn)水平的智能假肢，具有深遠(yuǎn)的意義；另一方面由于國外假肢產(chǎn)品大多數(shù)價(jià)格昂貴，我國普通民眾難以接受。通過加大對智能假肢的研究，，降低假肢產(chǎn)品的價(jià)格，幫助他們像正常人一樣生活、學(xué)習(xí)和工作，恢復(fù)信心，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。 目前世界上一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)為了彌補(bǔ)截肢患者的肢體缺損，已經(jīng)研制和生產(chǎn)了種類繁多的假肢產(chǎn)品，但國內(nèi)在假肢方面的研究和上述地區(qū)相比差距較大。本文從假肢膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和控制方法入手，對智能假肢展開研究： （一）針對健康人體的行走進(jìn)行步態(tài)采集實(shí)驗(yàn)，并對不同健康測試者運(yùn)動(dòng)步態(tài)的采集與分析。 （二）提出一種僅基于健側(cè)膝關(guān)節(jié)角度和踝關(guān)節(jié)角度的下肢步態(tài)相位判斷方法，建立膝關(guān)節(jié)映射數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此設(shè)計(jì)假肢膝關(guān)節(jié)的映射控制方法。 （三）設(shè)計(jì)主動(dòng)式膝關(guān)節(jié)模型樣機(jī)，搭建控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。針對提出的步態(tài)相位判斷方法和映射控制方法進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)。 本文設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式假肢膝關(guān)節(jié)，降低了行走過程中的能量消耗；提出了一種僅基于健側(cè)膝關(guān)節(jié)角度和踝關(guān)節(jié)角度的下肢步態(tài)判斷方法，減少了傳感器的數(shù)量和種類，降低了計(jì)算的復(fù)雜程度；建立膝關(guān)節(jié)的映射數(shù)學(xué)模型，對膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析，提高了下肢在行走過程中的步態(tài)對稱性；最后通過映射控制實(shí)驗(yàn)對所做工作進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好的說明了膝關(guān)節(jié)模型樣機(jī)與映射控制方法的合理性與可行性。
【關(guān)鍵詞】：智能假肢 主動(dòng)膝關(guān)節(jié) 步態(tài)相位 映射控制
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.17;TP273
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 假肢膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)10-12
• 1.2.2 假肢控制方法12-14
• 1.2.3 國內(nèi)假肢研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究意義15
• 1.4 研究內(nèi)容15-17
• 第二章 人體步態(tài)分析17-26
• 2.1 步態(tài)信息采集17-21
• 2.1.1 Motion analysis 運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)17-18
• 2.1.2 步態(tài)信息采集實(shí)驗(yàn)18-21
• 2.2 下肢運(yùn)動(dòng)規(guī)律21-26
• 2.2.1 步態(tài)周期規(guī)律21-24
• 2.2.2 步態(tài)相位24-26
• 第三章 映射控制方法26-44
• 3.1 下肢步態(tài)相位判斷方法26-30
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析26-27
• 3.1.2 膝關(guān)節(jié)步態(tài)相位判斷方法27-29
• 3.1.3 下肢步態(tài)相位判斷算法驗(yàn)證29-30
• 3.2 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)建模30-36
• 3.2.1 數(shù)學(xué)建模方法31-34
• 3.2.2 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.2.3 假肢膝關(guān)節(jié)映射關(guān)系35-36
• 3.3 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)映射數(shù)學(xué)模型36-39
• 3.4 三種映射數(shù)學(xué)模型的擬合性能比較39-44
• 第四章 映射控制方法仿真與實(shí)驗(yàn)44-59
• 4.1 假肢膝關(guān)節(jié)本體44-46
• 4.2 假肢膝關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)46-54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)硬件46-47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件47-54
• 4.3 假肢膝關(guān)節(jié)的映射實(shí)驗(yàn)54-59
• 4.3.1 角度處理系統(tǒng)54-55
• 4.3.2 映射控制方法55-56
• 4.3.3 映射控制實(shí)驗(yàn)56-59
• 第五章 總結(jié)59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表或撰寫的論文64-65
• 致謝65-66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1034812