本文關(guān)鍵詞：主動(dòng)式膝上假肢仿生控制方法及實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在醫(yī)療技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，，截肢者對于假肢舒適度的要求越來越高。主動(dòng)式假肢能為截肢者提供一定的助力，尤其是在上樓梯和上斜坡。由此提出了“生物啟發(fā)（Biological Inspiration）”式的基于中樞模式發(fā)生器的主動(dòng)式膝上假肢仿生控制的構(gòu)想。本文主要研究內(nèi)容如下： 1、了解人體下肢的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及步態(tài)的相關(guān)知識(shí)，并且通過檢測人體下肢髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡更深入的了解人體下肢運(yùn)動(dòng)的周期性、節(jié)律性、多樣性和差異性等特征。 2、分析人體的節(jié)律運(yùn)動(dòng)控制機(jī)理，提出基于中樞模式發(fā)生器的步態(tài)控制方法。利用改進(jìn)的Hopf振蕩器對膝關(guān)節(jié)進(jìn)行CPG建模，離線學(xué)習(xí)5種路況下正常速度行走的膝關(guān)節(jié)角度軌跡。為了能夠再現(xiàn)膝關(guān)節(jié)角度，構(gòu)造重構(gòu)方程，根據(jù)離線學(xué)習(xí)到的3組參數(shù)值重構(gòu)5種路況下膝關(guān)節(jié)行走時(shí)的角度軌跡，方便在線控制。 3、運(yùn)用Matlab進(jìn)行仿真，結(jié)果表明使用CPG得到的膝關(guān)節(jié)角度軌跡與人體關(guān)節(jié)角度的變化趨勢相同，并且可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)路況、速度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的多樣性和步態(tài)的轉(zhuǎn)換。 4、搭建了雙下肢假肢實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使用Labview在雙下肢控制平臺(tái)上對仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了使用CPG控制步速切換以及各個(gè)路況下的行走是可行的。 在很多情況下，假肢穿戴者無法按照自己的感受調(diào)整下肢假肢使之發(fā)揮完全的功能，本文不僅能夠?qū)崿F(xiàn)截肢者自由調(diào)整步速，而且能夠隨著路況的改變而調(diào)節(jié)，滿足日常生活的需要。
【關(guān)鍵詞】：主動(dòng)式假肢 CPG Hopf振蕩器 重構(gòu)方程 Matlab仿真
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.17;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 課題研究的背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 假肢的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 CPG 的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-16
• 第二章 下肢運(yùn)動(dòng)信號(hào)的采集與分析16-22
• 2.1 步態(tài)的相關(guān)定義16-17
• 2.2 檢測運(yùn)動(dòng)軌跡17-19
• 2.3 步態(tài)的分析19-21
• 2.3.1 個(gè)體間的差異性19
• 2.3.2 個(gè)體的差異性19-20
• 2.3.3 五種路況下的髖膝關(guān)節(jié)角度軌跡20-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 第三章 基于 CPG 仿生控制策略的研究22-32
• 3.1 CPG 仿生控制機(jī)理的研究22-25
• 3.1.1 CPG 的概念22-23
• 3.1.2 CPG 的控制機(jī)理23-25
• 3.2 CPG 的控制模型25-27
• 3.2.1 CPG 數(shù)學(xué)模型的選取25-26
• 3.2.2 Hopf 振蕩器26-27
• 3.3 CPG 模型的改進(jìn)27-30
• 3.3.1 學(xué)習(xí)方程27-29
• 3.3.2 重構(gòu)方程29-30
• 3.4 小結(jié)30-32
• 第四章 基于 CPG 原理的 Matlab 仿真32-48
• 4.1 五種路況下的 Matlab 仿真32-44
• 4.1.1 平地行走的仿真32-36
• 4.1.2 上樓梯的仿真36-38
• 4.1.3 下樓梯的仿真38-40
• 4.1.4 上斜坡的仿真40-42
• 4.1.5 下斜坡的仿真42-44
• 4.2 基于 CPG 的主動(dòng)式假肢控制方法44-47
• 4.3 小結(jié)47-48
• 第五章 基于雙下肢仿生平臺(tái)的驗(yàn)證48-60
• 5.1 雙下肢平臺(tái)的介紹48-50
• 5.2 LabVIEW 及其接口50-53
• 5.3 驗(yàn)證53-58
• 5.4 小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論60-62
• 6.1 課題的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)60-61
• 6.2 研究展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 攻讀學(xué)位期間所獲得的相關(guān)科研成果68

【相似文獻(xiàn)】

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