本文關(guān)鍵詞：面向智能假肢控制的下肢運動狀態(tài)判斷系統(tǒng)及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：日趨增長的下肢截肢患者人數(shù),使得智能假肢技術(shù)的研究工作顯得愈發(fā)緊要。對該技術(shù)的研究旨在將智能控制技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、機械設(shè)計與制造技術(shù)和康復(fù)醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合,研究并開發(fā)出具有世界先進(jìn)水平的智能機電人工假肢。運動狀態(tài)判斷是智能假肢、康復(fù)機器人控制的重要基礎(chǔ),其對患者行走的穩(wěn)定性、步態(tài)的對稱性起決定性的作用,因而對下肢運動狀態(tài)判斷系統(tǒng)的研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和社會意義。現(xiàn)有的下肢運動狀態(tài)判斷系統(tǒng)很多是非實時性的,判斷結(jié)果可以用來作為步態(tài)分析,但是要達(dá)到應(yīng)用于控制的目的,判斷系統(tǒng)必須可以做到實時,另外,傳感器的數(shù)量嚴(yán)重影響穿戴者的舒適性,一個結(jié)構(gòu)簡單、便攜的可穿戴系統(tǒng)是下肢狀態(tài)相位判斷系統(tǒng)追求的目標(biāo)。本文針對這些問題,做了以下幾個方面的研究工作:一、針對健康測試者進(jìn)行水平行走路況下的步態(tài)信息采集實驗,并對采集的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行步態(tài)分析。結(jié)合一個步態(tài)周期踝關(guān)節(jié)力矩和踝關(guān)節(jié)位置的關(guān)系曲線和膝關(guān)節(jié)角度變化曲線,提出了一種基于足底壓力信息和膝關(guān)節(jié)角度信息的步態(tài)相位劃分方法,根據(jù)步態(tài)相位劃分方法提出一種實時步態(tài)相位判斷方法。二、選擇合適的力傳感器以及信號采集裝置,搭建信號采集電路,實現(xiàn)足底力信息的實時采集;選擇合適的姿態(tài)角度傳感器,編寫角度實時采集程序,建立步態(tài)相位判斷實驗系統(tǒng),設(shè)計編寫采集系統(tǒng)軟件;對三名測試者進(jìn)行步態(tài)相位判斷采集實驗,驗證該系統(tǒng)是否能夠適應(yīng)不同測試者的不同步速以及不同的步幅給出完整的步態(tài)判斷結(jié)果。三、為了驗證建立的步態(tài)相位檢測系統(tǒng)能否應(yīng)用在智能假肢的實際控制中,在實驗室已有的假肢膝關(guān)節(jié)樣機模型基礎(chǔ)上,搭建了假肢控制系統(tǒng)硬件平臺,編寫了控制軟件,建立假肢控制系統(tǒng),驗證假肢膝關(guān)節(jié)能否按照步態(tài)相位判斷系統(tǒng)所得到的相位進(jìn)行跟隨運動,并驗證當(dāng)系統(tǒng)穿戴者步速發(fā)生變化時,假肢膝關(guān)節(jié)能否適應(yīng)步速的變化。本文提出了一種實時步態(tài)相位判斷方法并闡述了其實現(xiàn)形式,通過整合足底力信息和關(guān)節(jié)角度信息,以實時的形式將步態(tài)相位信息提取出來。該系統(tǒng)判斷原理簡單,減少了傳感器的使用數(shù)量,去除了繁瑣的數(shù)據(jù)整合計算,實驗證明了該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)不同測試者、不同步速以及不同步幅下步態(tài)相位的完整判斷,并通過假肢控制實驗驗證了假肢膝關(guān)節(jié)能夠根據(jù)該步態(tài)相位檢測系統(tǒng)輸出的相位結(jié)果進(jìn)行運動并能夠適應(yīng)穿戴者的步速變化。
【關(guān)鍵詞】：步態(tài)相位 相位判斷 智能假肢 傳感器
【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】：2015
【分類號】：R318.17;TP274
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 下肢假肢發(fā)展概述11-13
• 1.2.2 智能假肢控制方法13-15
• 1.2.3 步態(tài)分析及狀態(tài)相位判斷方法15-17
• 1.2.4 國內(nèi)假肢技術(shù)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 研究意義19-20
• 1.4 研究內(nèi)容20-22
• 第二章 面向運動相位判斷的下肢狀態(tài)判斷方法22-33
• 2.1 人體下肢運動規(guī)律分析22-27
• 2.1.1 Motion analysis運動捕捉系統(tǒng)22-23
• 2.1.2 步態(tài)信息采集實驗23-24
• 2.1.3 下肢運動規(guī)律分析24-27
• 2.2 下肢狀態(tài)相位劃分方法27-29
• 2.3 下肢狀態(tài)相位判斷方案29-31
• 2.3.1 站立相判斷方案30
• 2.3.2 擺動相判斷方案30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 下肢狀態(tài)相位檢測系統(tǒng)及假肢控制實驗系統(tǒng)33-50
• 3.1 下肢狀態(tài)相位檢測系統(tǒng)33-41
• 3.1.1 足底力傳感器模塊33-35
• 3.1.2 姿態(tài)傳感器角度采集模塊35-36
• 3.1.3 基于MFC的串口通信編程36-38
• 3.1.4 軟件采集程序設(shè)計38-41
• 3.2 假肢控制實驗系統(tǒng)41-49
• 3.2.1 假肢膝關(guān)節(jié)模型樣機42-44
• 3.2.2 實驗系統(tǒng)硬件44-45
• 3.2.3 實驗系統(tǒng)軟件45-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 下肢狀態(tài)相位檢測系統(tǒng)及假肢控制實驗研究50-63
• 4.1 下肢狀態(tài)相位檢測實驗研究50-58
• 4.1.1 實驗方案設(shè)計50-51
• 4.1.2 實驗結(jié)果51-53
• 4.1.3 適應(yīng)性與實時性分析53-58
• 4.2 基于狀態(tài)相位檢測的假肢控制實驗58-62
• 4.2.1 健肢側(cè)與假肢側(cè)的膝關(guān)節(jié)映射關(guān)系58
• 4.2.2 假肢膝關(guān)節(jié)控制方法58-60
• 4.2.3 假肢控制實驗60-62
• 4.3 本章小結(jié)62-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表或撰寫的論文69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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2 王嵐;王婷;王勁松;張今瑜;;人體步態(tài)規(guī)律測量分析與研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;2008年06期

3 張瑞紅,金德聞,張濟(jì)川,王人成,馬琳;不同路況下正常步態(tài)特征研究[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年08期

4 王人成,金德聞;步態(tài)分析在假肢設(shè)計中的應(yīng)用[J];中國臨床康復(fù);2002年20期

5 蔡付文;王人成;李廣慶;王茂斌;;低成本人體步態(tài)分析系統(tǒng)的研究[J];中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;2008年01期

  本文關(guān)鍵詞：面向智能假肢控制的下肢運動狀態(tài)判斷系統(tǒng)及應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：319572