發(fā)布時(shí)間：2017-06-14 00:12

  本文關(guān)鍵詞：面向智能假肢控制的下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為使膝上截肢者能夠重返社會(huì),假肢被用來(lái)代替缺損的肢體,彌補(bǔ)部分運(yùn)動(dòng)功能。相對(duì)于傳統(tǒng)假肢的笨重、功能簡(jiǎn)單等缺點(diǎn),主動(dòng)型智能假肢表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì),不僅能夠使患者重新站立行走,而且能夠提高生活質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種新材料、新方法不斷涌現(xiàn),使得傳統(tǒng)假肢手工工藝技術(shù)發(fā)展成為現(xiàn)今集材料學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、生物和醫(yī)學(xué)等多門學(xué)科于一體的交叉技術(shù)。假肢的結(jié)構(gòu)和控制方法是假肢技術(shù)的兩個(gè)重要部分。本文針對(duì)假肢控制中比較重要的運(yùn)動(dòng)模型預(yù)測(cè)進(jìn)行研究,目的是建立一種能夠適應(yīng)不同行走速度的運(yùn)動(dòng)模型,并且該模型能夠根據(jù)不同的人的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。因此本文從以下幾個(gè)方面著手研究:(1)人體下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集:針對(duì)正常人在平地上以不同的步速行走的情況,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)采集下肢運(yùn)動(dòng)信息,其中收集的數(shù)據(jù)包含三個(gè)關(guān)節(jié)(髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié))的角度等運(yùn)動(dòng)信息以及地面反作用力;(2)建立膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型:用兩種方法(分相位多項(xiàng)式擬合法和整體傅里葉級(jí)數(shù)擬合法)分別對(duì)一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的膝關(guān)節(jié)角度曲線進(jìn)行分析,然后研究擬合函數(shù)中各個(gè)參數(shù)與步速之間的關(guān)系,從而建立步速跟隨型的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型,并依據(jù)此模型對(duì)假肢膝關(guān)節(jié)進(jìn)行控制;(3)基于傅里葉級(jí)數(shù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:在膝關(guān)節(jié)假肢模型樣機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)傅里葉級(jí)數(shù)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。通過(guò)收集正常人一側(cè)腳底的壓力傳感器信號(hào),得到行走速度,繼而算出假肢樣機(jī)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線;與此同時(shí),實(shí)驗(yàn)者穿戴角度傳感器獲取下肢膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),通過(guò)比較假肢樣機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線與實(shí)驗(yàn)者實(shí)際運(yùn)動(dòng)曲線來(lái)對(duì)上述方法建立的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行性能檢驗(yàn)。通過(guò)研究分析,我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)曲線用傅里葉級(jí)數(shù)擬合后,其基波角頻率ω與步態(tài)周期成反比關(guān)系,其他正弦與余弦分量的幅值由于不同人行走的特點(diǎn)而分布不同,但有相同的趨勢(shì),因此我們提出了一種建立膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型的方法-參數(shù)修正法。以其中一個(gè)人的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型作為參照,在它的基礎(chǔ)上增加一組修正值,從而得到其他人的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型。經(jīng)過(guò)仿真分析,基于傅里葉級(jí)數(shù)的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型與實(shí)際膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)之間的誤差在實(shí)際控制誤差允許范圍之內(nèi)。最后通過(guò)實(shí)際假肢樣機(jī)測(cè)試,參數(shù)修正法求出的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型可以適應(yīng)一定的速度變化,并且該方法能夠依據(jù)不同的人的特點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整以適應(yīng)不同的人。
【關(guān)鍵詞】：智能假肢 步速跟隨 傅里葉級(jí)數(shù) 參數(shù)修正法
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP273;R318.17
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究目的和意義10-12
• 1.1.1 課題來(lái)源10
• 1.1.2 研究背景10-11
• 1.1.3 研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 假肢膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.2 假肢控制方法13-15
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外假肢運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模型研究15-17
• 1.3 研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 人體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集與分析18-25
• 2.1 下肢運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集18-22
• 2.1.1 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)簡(jiǎn)介18-20
• 2.1.2 運(yùn)動(dòng)信息采集實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)20-21
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理21-22
• 2.2 下肢運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律22-24
• 2.2.1 步態(tài)周期性與相位劃分22-23
• 2.2.2 不同步速下的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型建立方法25-42
• 3.1 基于步態(tài)相位的多項(xiàng)式擬合法25-31
• 3.2 基于步態(tài)周期的傅里葉級(jí)數(shù)擬合法31-35
• 3.2.1 擬合方法的確定31-34
• 3.2.2 基于傅里葉級(jí)數(shù)的運(yùn)動(dòng)模型建立34-35
• 3.3 兩種建模方法的比較35-36
• 3.4 膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型仿真36-41
• 3.4.1 單個(gè)人膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型36-38
• 3.4.2 其他人膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模型38-40
• 3.4.3 運(yùn)動(dòng)模型仿真結(jié)果與分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第四章 基于運(yùn)動(dòng)模型的假肢控制實(shí)驗(yàn)研究42-54
• 4.1 假肢膝關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)42-44
• 4.2 假肢控制硬件和軟件部分44-47
• 4.3 假肢膝關(guān)節(jié)映射控制實(shí)驗(yàn)47-52
• 4.3.1 步態(tài)周期采集裝置47-49
• 4.3.2 假肢映射控制實(shí)驗(yàn)49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表或撰寫的論文62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：447975