發(fā)布時間：2022-10-21 13:22

　　智能仿生腿又稱智能下肢假肢。傳統(tǒng)的被動式或半主動式下肢假肢由于穿戴以后肢體不夠協(xié)調(diào)、體力消耗大、患者穿戴體驗較差等原因,并不能給截肢患者生活帶來較大的改變,而主動式仿生腿通過電機驅(qū)動等方式直接為下肢關節(jié)提供主動力矩,利用各種傳感器感知患者運動意圖和路況,從而更好地模仿人體健康腿的運動方式,極大改善了截肢患者的生活質(zhì)量,對其重新融入社會、減輕社會和家庭負擔具有重要現(xiàn)實意義。目前,在主動式仿生腿與患者殘肢構成的人機混合系統(tǒng)中,還存在:關節(jié)驅(qū)動缺少被動柔順,不能根據(jù)負載變化實現(xiàn)剛度調(diào)節(jié),仿生性不足的問題;不同任務下的步態(tài)識別問題;運動意圖識別與步態(tài)預測準確度問題;人機混合強耦合系統(tǒng)下的關節(jié)運動控制問題。為此,本文在關節(jié)彈性驅(qū)動技術基礎上,設計并開發(fā)了一種可變剛度的主動式膝關節(jié)及其構成的仿生腿,開發(fā)了仿生腿控制平臺�；谶@一平臺,重點研究了表面肌電信息在不同步行任務下的步態(tài)相位識別方法,同時,進一步結合物理傳感器信息,對多模式的運動意圖識別展開研究;并提出了一種基于步態(tài)軌跡跟蹤的自適應魯棒控制器,用于仿生腿的力/位置控制。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點總結如下:1.設計了一個變剛度驅(qū)動器（Vari... 

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學位級別】：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 國內(nèi)外智能仿生腿研究概況
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 智能仿生腿關鍵技術研究現(xiàn)狀
        1.3.1 關節(jié)驅(qū)動技術研究
        1.3.2 仿生腿控制技術研究
    1.4 研究存在的問題及挑戰(zhàn)
    1.5 本文主要研究內(nèi)容及論文結構
    1.6 本章小結
第二章 可變剛度的彈性驅(qū)動仿生腿設計
    2.1 引言
    2.2 彈性驅(qū)動仿生腿機構設計
        2.2.1 膝關節(jié)運動機理
        2.2.2 可變剛度彈性驅(qū)動器選型
        2.2.3 可變剛度的動力型膝關節(jié)結構設計
    2.3 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動器理論計算與分析
        2.3.1 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動器理論計算
        2.3.2 變剛度串聯(lián)彈性驅(qū)動器特性分析
    2.4 彈性驅(qū)動仿生腿虛擬樣機建模與特性分析
        2.4.1 彈性驅(qū)動仿生腿的運動特性與力學特性分析
        2.4.3 彈性驅(qū)動仿生腿的能耗特性分析
    2.5 仿生腿步態(tài)感知與控制平臺設計
        2.5.1 原型機與實驗平臺設計
        2.5.2 系統(tǒng)硬件架構
        2.5.3 系統(tǒng)軟件架構
    2.6 本章小結
第三章 基于表面肌電信號的步態(tài)相位識別
    3.1 引言
    3.2 下肢步態(tài)特征與表面肌電信號采集
        3.2.1 下肢步態(tài)特征與肌群分析
        3.2.2 表面肌電信號采集
    3.3 表面肌電信號的預處理
        3.3.1 預處理方法
        3.3.2 去噪結果分析
    3.4 表面肌電信號的特征提取與特征選擇
        3.4.1 時域特征與頻域特征
        3.4.2 特征評估與特征選擇
    3.5 基于STACKING算法的步態(tài)相位識別
        3.5.1 集成學習方法概述
        3.5.2 Stacking算法建模
        3.5.3 實驗與分析
    3.6 本章小結
第四章 基于多源信息融合的運動意圖識別
    4.1 引言
    4.2 多源運動學信息采集
        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 信息采集實驗
    4.3 傳感器信號的預處理
        4.3.1 物理傳感器信號去噪
        4.3.2 歸一化
        4.3.3 滑動窗設計
    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)運動意圖識別策略
        4.5.1 穩(wěn)定步態(tài)識別
        4.5.2 過渡狀態(tài)識別
        4.5.3 決策融合方法
    4.6 本章小結
第五章 基于步態(tài)軌跡跟蹤的仿生腿自適應控制
    5.1 引言
    5.2 仿生腿動力學建模
        5.2.1 人機混合動力學模型
        5.2.2 VSA膝關節(jié)動力學模型
    5.3 基于TDE的自適應軌跡跟蹤控制
        5.3.1 自適應控制器設計
        5.3.2 單腿擺動仿真與分析
        5.3.3 人機混合模型仿真與結果分析
        5.3.4 Echo控制實驗設計與結果分析
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作小結
    6.2 工作展望
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于多源信息的步態(tài)識別算法研究[D]. 劉磊.河北工業(yè)大學 2015



本文編號：3695729