智能仿生腿又稱(chēng)智能下肢假肢。傳統(tǒng)的被動(dòng)式或半主動(dòng)式下肢假肢由于穿戴以后肢體不夠協(xié)調(diào)、體力消耗大、患者穿戴體驗(yàn)較差等原因,并不能給截肢患者生活帶來(lái)較大的改變,而主動(dòng)式仿生腿通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等方式直接為下肢關(guān)節(jié)提供主動(dòng)力矩,利用各種傳感器感知患者運(yùn)動(dòng)意圖和路況,從而更好地模仿人體健康腿的運(yùn)動(dòng)方式,極大改善了截肢患者的生活質(zhì)量,對(duì)其重新融入社會(huì)、減輕社會(huì)和家庭負(fù)擔(dān)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。目前,在主動(dòng)式仿生腿與患者殘肢構(gòu)成的人機(jī)混合系統(tǒng)中,還存在:關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)缺少被動(dòng)柔順,不能根據(jù)負(fù)載變化實(shí)現(xiàn)剛度調(diào)節(jié),仿生性不足的問(wèn)題;不同任務(wù)下的步態(tài)識(shí)別問(wèn)題;運(yùn)動(dòng)意圖識(shí)別與步態(tài)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度問(wèn)題;人機(jī)混合強(qiáng)耦合系統(tǒng)下的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題。為此,本文在關(guān)節(jié)彈性驅(qū)動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一種可變剛度的主動(dòng)式膝關(guān)節(jié)及其構(gòu)成的仿生腿,開(kāi)發(fā)了仿生腿控制平臺(tái)�；谶@一平臺(tái),重點(diǎn)研究了表面肌電信息在不同步行任務(wù)下的步態(tài)相位識(shí)別方法,同時(shí),進(jìn)一步結(jié)合物理傳感器信息,對(duì)多模式的運(yùn)動(dòng)意圖識(shí)別展開(kāi)研究;并提出了一種基于步態(tài)軌跡跟蹤的自適應(yīng)魯棒控制器,用于仿生腿的力/位置控制。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:1.設(shè)計(jì)了一個(gè)變剛度驅(qū)動(dòng)器（Vari... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外智能仿生腿研究概況
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 智能仿生腿關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究
        1.3.2 仿生腿控制技術(shù)研究
    1.4 研究存在的問(wèn)題及挑戰(zhàn)
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)
    1.6 本章小結(jié)
第二章 可變剛度的彈性驅(qū)動(dòng)仿生腿設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 彈性驅(qū)動(dòng)仿生腿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)理
        2.2.2 可變剛度彈性驅(qū)動(dòng)器選型
        2.2.3 可變剛度的動(dòng)力型膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.3 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器理論計(jì)算與分析
        2.3.1 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器理論計(jì)算
        2.3.2 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器特性分析
    2.4 彈性驅(qū)動(dòng)仿生腿虛擬樣機(jī)建模與特性分析
        2.4.1 彈性驅(qū)動(dòng)仿生腿的運(yùn)動(dòng)特性與力學(xué)特性分析
        2.4.3 彈性驅(qū)動(dòng)仿生腿的能耗特性分析
    2.5 仿生腿步態(tài)感知與控制平臺(tái)設(shè)計(jì)
        2.5.1 原型機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)
        2.5.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)
        2.5.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于表面肌電信號(hào)的步態(tài)相位識(shí)別
    3.1 引言
    3.2 下肢步態(tài)特征與表面肌電信號(hào)采集
        3.2.1 下肢步態(tài)特征與肌群分析
        3.2.2 表面肌電信號(hào)采集
    3.3 表面肌電信號(hào)的預(yù)處理
        3.3.1 預(yù)處理方法
        3.3.2 去噪結(jié)果分析
    3.4 表面肌電信號(hào)的特征提取與特征選擇
        3.4.1 時(shí)域特征與頻域特征
        3.4.2 特征評(píng)估與特征選擇
    3.5 基于STACKING算法的步態(tài)相位識(shí)別
        3.5.1 集成學(xué)習(xí)方法概述
        3.5.2 Stacking算法建模
        3.5.3 實(shí)驗(yàn)與分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于多源信息融合的運(yùn)動(dòng)意圖識(shí)別
    4.1 引言
    4.2 多源運(yùn)動(dòng)學(xué)信息采集
        4.2.1 足底壓力信息采集
        4.2.2 速度/加速度信息采集
        4.2.3 信息采集實(shí)驗(yàn)
    4.3 傳感器信號(hào)的預(yù)處理
        4.3.1 物理傳感器信號(hào)去噪
        4.3.2 歸一化
        4.3.3 滑動(dòng)窗設(shè)計(jì)
    4.4 特征提取與特征融合
        4.4.1 多特征融合的特征提取
        4.4.2 特征降維融合
    4.5 步態(tài)運(yùn)動(dòng)意圖識(shí)別策略
        4.5.1 穩(wěn)定步態(tài)識(shí)別
        4.5.2 過(guò)渡狀態(tài)識(shí)別
        4.5.3 決策融合方法
    4.6 本章小結(jié)
第五章 基于步態(tài)軌跡跟蹤的仿生腿自適應(yīng)控制
    5.1 引言
    5.2 仿生腿動(dòng)力學(xué)建模
        5.2.1 人機(jī)混合動(dòng)力學(xué)模型
        5.2.2 VSA膝關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)模型
    5.3 基于TDE的自適應(yīng)軌跡跟蹤控制
        5.3.1 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)
        5.3.2 單腿擺動(dòng)仿真與分析
        5.3.3 人機(jī)混合模型仿真與結(jié)果分析
        5.3.4 Echo控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作小結(jié)
    6.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3695729