下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼是一種面向下肢運動功能障礙患者的新型康復(fù)器械,目前國內(nèi)在此方面的研究尚處于起步階段。下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼在進行運動控制前,一般需要進行步態(tài)參數(shù)的采集與規(guī)劃,國內(nèi)外當(dāng)前常用的方法有計算機視覺等,它們都存在著設(shè)備成本高、對檢測環(huán)境要求高、檢測參數(shù)單一的缺點,且與外骨骼是分離的,在外骨骼運行過程中使用時會存在視線遮擋等問題。本文針對國內(nèi)外現(xiàn)有下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼在步態(tài)數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃方面的不足,研究了一種基于磁定位技術(shù)的下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼步態(tài)參數(shù)獲取與規(guī)劃控制系統(tǒng)。首先,按照安全性、可調(diào)節(jié)性與輕便型三個原則設(shè)計并制作了下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼機械裝置。其次,提出了基于磁定位技術(shù)的步態(tài)參數(shù)獲取與步態(tài)規(guī)劃方法。設(shè)計了模擬信號調(diào)理電路,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路對磁傳感器檢測到的信號進行放大濾波等處理。建立磁偶極子模型,完成了磁傳感器對空間永磁體的定位,根據(jù)坐標(biāo)變換,得到下肢關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),進一步由步態(tài)規(guī)劃得到位移、速度、加速度結(jié)合的多點定位控制指令參數(shù)。完成了外骨骼控制系統(tǒng)的搭建,通過Labview開發(fā)了上位機人機交互界面,通過電機控制器多點位的定位方法,實現(xiàn)了外骨骼的快速響應(yīng)和精準(zhǔn)控制。最后,對整個外... 

【文章來源】：南京醫(yī)科大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 下肢外骨骼的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 步態(tài)參數(shù)獲取方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作和意義
第二章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 下肢康復(fù)外骨骼基本參數(shù)
        2.1.1 人體標(biāo)準(zhǔn)姿勢
        2.1.2 下肢外骨骼自由度的選取
        2.1.3 下肢外骨骼各部位尺寸
    2.2 下肢康復(fù)外骨骼本體設(shè)計
    2.3 驅(qū)動方式確定
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于磁定位的步態(tài)數(shù)據(jù)采集與規(guī)劃
    3.1 步態(tài)數(shù)據(jù)采集模型的建立
    3.2 磁定位的基本物理模型
        3.2.1 畢奧-薩伐爾定律
        3.2.2 磁偶極子模型
        3.2.3 永磁定位模型
    3.3 定位算法研究
        3.3.1 粒子群算法
        3.3.2 列文伯格-馬夸爾特算法
    3.4 關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)獲取及曲線擬合
    3.5 步態(tài)規(guī)劃
    3.6 本章小結(jié)
第四章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼控制系統(tǒng)的研究
    4.1 控制系統(tǒng)概述
    4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
        4.2.1 HMC1043磁傳感器
        4.2.2 初級信號放大電路
        4.2.3 次級信號放大濾波電路
        4.2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
        4.2.5 MSP430F149介紹
        4.2.6 RCP2伺服電動缸
        4.2.7 藍牙串口模塊
    4.3 控制系統(tǒng)下位機軟件設(shè)計
        4.3.1 A/D采樣程序
        4.3.2 數(shù)據(jù)編譯藍牙發(fā)送程序
    4.4 控制系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計
        4.4.1 Labview簡介
        4.4.2 串口通信程序
        4.4.3 Labview主程序
        4.4.4 三維實時顯示程序
        4.4.5 電機控制器程序
        4.4.6 數(shù)據(jù)存儲和回放程序
    4.5 本章小結(jié)
第五章 下肢康復(fù)訓(xùn)練外骨骼系統(tǒng)實驗研究
    5.1 實驗概述
    5.2 磁定位步態(tài)參數(shù)獲取實驗
        5.2.1 小磁體選擇實驗
        5.2.2 小磁體定位坐標(biāo)誤差實驗
        5.2.3 連續(xù)運動轉(zhuǎn)角誤差實驗
    5.3 外骨骼運行實驗
        5.3.1 實驗?zāi)繕?biāo)和內(nèi)容
        5.3.2 實驗過程與結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 后續(xù)工作及展望
參考文獻
綜述
    參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表文章情況


【參考文獻】：
期刊論文
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[4]基于MPU-6050的步態(tài)信號采集系統(tǒng)[J]. 谷麗華,崔暢,高松巍,許會.  沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2015(02)
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博士論文
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碩士論文
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[2]下肢外骨骼機器人控制系統(tǒng)平臺設(shè)計及控制算法分析[D]. 李川.東北大學(xué) 2014
[3]偏癱患者輔助行走下肢康復(fù)外骨骼系統(tǒng)開發(fā)研究[D]. 吳海杰.浙江大學(xué) 2014
[4]人行走過程中骨盆三維運動軌跡的實驗研究[D]. 趙凌燕.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號：3016411