可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人(Wearable Lower LimbsRehabilitationRobot)是將人類(lèi)的智力優(yōu)勢(shì)和機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，使人類(lèi)和機(jī)器人優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的智能機(jī)器人系統(tǒng)?？纱┐骺祻?fù)機(jī)器人系統(tǒng)涉及人體工學(xué)設(shè)計(jì)、智能 PID控制理論、多傳感器信號(hào)融合技術(shù)、信號(hào)處理等學(xué)科，近年來(lái)成為智能機(jī)器人領(lǐng)域日臻成熟的研究方向。本文主旨是研究設(shè)計(jì)下肢可穿戴康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)，建立人體下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)理論模型，進(jìn)行人體運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，設(shè)計(jì)感知系統(tǒng)

2、硬件電路，研究感知人體算法，最后在工控機(jī)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文首先調(diào)研當(dāng)今國(guó)內(nèi)外康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域研究的應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)人體肢體運(yùn)動(dòng)機(jī)理和人體解剖學(xué)理論，研究基于動(dòng)態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)的人體下肢運(yùn)動(dòng)參數(shù)獲取與分析方法。利用動(dòng)態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)，結(jié)合人體標(biāo)志點(diǎn)，采集人體起立-坐立、行走過(guò)程、上臺(tái)階過(guò)程、起蹲過(guò)程中標(biāo)志點(diǎn)位置數(shù)據(jù)。通過(guò)Matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合鐘擺理論以及數(shù)字濾波理論等技術(shù)，可得到人體在以上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中背部?jī)A角、髖關(guān)節(jié)角

3、度、膝關(guān)節(jié)角度等角度信息和髖關(guān)節(jié)角加速度、膝關(guān)節(jié)角加速度等角加速度信息。通過(guò)對(duì)以上人體下肢信息進(jìn)行特征提取，可對(duì)人體下肢運(yùn)動(dòng)過(guò)程在時(shí)間軸進(jìn)行相位細(xì)分，研究人體下肢ZMP在水平軸的轉(zhuǎn)換。
　　在以上理論基礎(chǔ)上，分析研究人體下肢運(yùn)動(dòng)反饋信息種類(lèi)，確立可穿戴康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)采集的運(yùn)動(dòng)反饋信號(hào)，確定感知信號(hào)類(lèi)型，繼而確定傳感器選型。結(jié)合人體下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理，布局傳感器模塊，設(shè)計(jì)硬件電路，建立多傳感器信號(hào)采集電路，研究基于有限狀態(tài)機(jī)(FSM)