外骨骼状态监测系统移动端模块研究
发布时间：2021-08-12 20:50
康复型下肢外骨骼是一种具有人机交互功能的可穿戴式机电一体化系统,在康复医学领域有着重要的作用和需求。为了实现康复型下肢外骨骼状态信息的采集、处理、显示和分析,并识别出当前穿戴者的实时步态,为后续下肢外骨骼控制算法优化提供有效的技术支持。本文在国家自然科学基金《“一源多驱”式外骨骼刚柔联动控制方法研究》（91748110）的资助下,针对康复型下肢外骨骼的监测系统进行了相关研究。本文研究了康复型下肢外骨骼系统中的人机交互问题。基于对结构设计和控制策略中的人机交互应用的分析,规划了移动端手机APP人机交互界面功能。研究表明,该功能规划方案能够有效满足下肢外骨骼状态监测的需求。本文开发了下肢外骨骼状态监测系统的客户端应用和服务端程序。基于AS环境完成了客户端移动APP的程序开发,将预先规划的功能以独立线程的方式依次实现。搭建了基于MYSQL数据库的WEB服务端,实现了多终端数据同步功能。并以BP算法训练出步态预判模型,初步实现了膝关节转角的预判。试验结果表明,本文研制的外骨骼监测系统移动端模块能够实现在手机端APP上实时监测外骨骼状态和后期数据处理功能,以及基于WEB服务端的多终端数据同步功能...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３辅肋行走装置
华中科技大学的黄剑教授和何际平教授课题组将外骨骼与神经康复医学相结合，提??出外骨骼与电刺激混合辅助伸展训练，使用闭环控制性电刺激尝试激活只具有微弱反应??甚至己完全瘫痪的肌肉产生功能性运动图１．９?（ａ）是华中科技大学启动肌肉下肢??外骨骼机器人空载视图，图１．９?（ｂ）是踝关节神经肌肉电刺激实验图。其下肢外骨骼采??用滑模代理控制（ＰＳＭＣ），能产生一定的阻尼作用，避免位置误差过大，辅以鲁棒滑模??控制（ＣＲＶＣ），促进了下肢外骨骼和功能性电刺激相组合的康复训练。??鍾纖??（ａ）?（ｂ）??图１．９华中科技大学康复型外骨豁机器人??Ｆｉｇ．ｌ?．９?Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ?Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?ｏｆ?Ｈｕａｚｈｏｎｇ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ?ａｎｄ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．２．２外骨骼步态信息采集研究现状??康复型下肢外骨骼是用以辅助下肢疾病患者进行步行和恢复训练的一种设备，故其??执行动作的规划都是模仿正常成年人的下肢步态，外骨骼步态信息的采集即识别穿戴者??在步行过程中的动作，获取姿态信息并输出至上位机。??人体动作识别时模式识别的一个重要研究方向，现存应用最为广泛的是直接获取人??体各关节角速度、加速度等信息
Ｆｉｇ．２．１?Ｈｕｍａｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｓａｇｉｔｔａｌ?ｊｏｉｎｔ?ａｎｇｌｅ??为了方面描述人体在三维空间中运动状态，人体生物力学把人在空间中按照三维坐??标划定了三个基准面，参照图２．１［２９Ｌ矢状面：平行于的人体颅骨矢状缝的面，把人体??分成左右两部分；冠状面：平行于人体颅骨冠状缝的面，把人体分成前后两部分；水平??面：平行于地面的面，把人体分成上下两部分。??模型是通过主观意识把某一事物抽象化后的具象化表达，而人体生物肌骨模型具有??相当的复杂度，所以下肢运动特征的提取必须先提炼出简化的人体运动模型［３（）］。１９６４年??Ｈａｎａｖａｎ建立了人体链环模型，将人体简化为：头部，上下躯干，左右上臂，左右前臂，??左右手，左右大腿，左右小腿，左右脚１５个刚体部分。在康复型下肢外骨骼机器人建??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络辅助的组合导航算法研究[J]. 李小燕,李杰,冯凯强,杨雁宇,晁正正. 电子器件. 2018(06)
[2]基于APP的智能医疗服务平台的设计与实现[J]. 顾文强,薛美华,梅如宝. 现代信息科技. 2018(12)
[3]基于Socket的网络接口编程[J]. 蒋达. 办公自动化. 2018(23)
[4]基于多源生物信号的下肢步态相识别[J]. 张启忠,席旭刚,罗志增. 计量学报. 2018(06)
[5]康复辅助机器人及其物理人机交互方法[J]. 彭亮,侯增广,王晨,罗林聪,王卫群. 自动化学报. 2018(11)
[6]国内移动医疗APP现状调查[J]. 刘洋,杨添添,毛敏,罗猛,余湘,胡愉皓,常静. 医学信息学杂志. 2018(10)
[7]下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势[J]. 张建中,胡化增,张广浩,李峰. 科技创新与应用. 2018(29)
[8]安装Android Studio开发环境常见问题解决方法[J]. 于智,曲伟峰,马春艳. 科技风. 2018(18)
[9]基于蓝牙智能医疗监护系统设计与研究[J]. 王建成,乌日娜,王洪涛,张庆. 自动化技术与应用. 2018(03)
[10]面向连接的Socket技术在物联网程序设计中的应用[J]. 文晖. 兰州石化职业技术学院学报. 2017(04)
博士论文
[1]基于人机交互的负重型下肢外骨骼关键技术研究[D]. 朱钧.华东理工大学 2017
[2]运动力学对线的人工膝关节有限元建模和生物力学研究[D]. 袁伟.第二军医大学 2017
[3]图形用户界面局部外观设计的法律保护[D]. 黄细江.西南政法大学 2017
[4]基于气动肌肉仿人下肢控制系统研究[D]. 姜飞龙.浙江大学 2017
[5]液压驱动下肢外骨骼机器人摆动相控制系统研究[D]. 靳兴来.浙江大学 2017
[6]人体运动链功能训练结构模型研究[D]. 牛永刚.河北师范大学 2016
[7]下肢外骨骼的动力学分析与运动规划[D]. 贾山.东南大学 2016
[8]基于行走步态的被动式重力支撑柔性下肢外骨骼系统[D]. 王东海.浙江大学 2016
[9]穿戴式健康监护及人机交互应用中若干关键技术研究[D]. 路知远.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]基于BP神经网络和Apriori算法的教学成绩预测与分析研究[D]. 翁泉源.江西师范大学 2018
[2]人体下肢动力学建模与行走步态分析[D]. 李卓.华中科技大学 2018
[3]康复型下肢外骨骼人体步态监测系统研究[D]. 胡晶峰.华东理工大学 2018
[4]基于下肢外骨骼智能康复设备的移动医疗应用界面设计[D]. 汪丽.东南大学 2018
[5]基于WIFI与移动智能终端的室内定位技术研究[D]. 陈祥.哈尔滨理工大学 2017
[6]基于多刚体模型的人体下肢楼梯运动特性分析[D]. Ibai Coria Martinez.天津科技大学 2016
[7]视觉选择性注意在网页交互界面设计中的应用研究[D]. 刘春强.江南大学 2014
[8]下肢外骨骼康复行走机器人控制系统设计[D]. 朱小标.上海交通大学 2013
[9]基于可用性的触屏手机交互界面设计研究[D]. 秦敦涛.东北大学 2012
[10]具有蓝牙、WiFi和模拟电视功能的手机射频前端技术研究[D]. 闫营岗.电子科技大学 2012
本文编号：3339051
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３辅肋行走装置
华中科技大学的黄剑教授和何际平教授课题组将外骨骼与神经康复医学相结合，提??出外骨骼与电刺激混合辅助伸展训练，使用闭环控制性电刺激尝试激活只具有微弱反应??甚至己完全瘫痪的肌肉产生功能性运动图１．９?（ａ）是华中科技大学启动肌肉下肢??外骨骼机器人空载视图，图１．９?（ｂ）是踝关节神经肌肉电刺激实验图。其下肢外骨骼采??用滑模代理控制（ＰＳＭＣ），能产生一定的阻尼作用，避免位置误差过大，辅以鲁棒滑模??控制（ＣＲＶＣ），促进了下肢外骨骼和功能性电刺激相组合的康复训练。??鍾纖??（ａ）?（ｂ）??图１．９华中科技大学康复型外骨豁机器人??Ｆｉｇ．ｌ?．９?Ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ?Ｅｘｏｓｋｅｌｅｔｏｎ?Ｒｏｂｏｔ?ｏｆ?Ｈｕａｚｈｏｎｇ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｓｃｉｅｎｃｅ?ａｎｄ?Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．２．２外骨骼步态信息采集研究现状??康复型下肢外骨骼是用以辅助下肢疾病患者进行步行和恢复训练的一种设备，故其??执行动作的规划都是模仿正常成年人的下肢步态，外骨骼步态信息的采集即识别穿戴者??在步行过程中的动作，获取姿态信息并输出至上位机。??人体动作识别时模式识别的一个重要研究方向，现存应用最为广泛的是直接获取人??体各关节角速度、加速度等信息
Ｆｉｇ．２．１?Ｈｕｍａｎ?ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?ｐｌａｎｅ?ａｎｄ?ｓａｇｉｔｔａｌ?ｊｏｉｎｔ?ａｎｇｌｅ??为了方面描述人体在三维空间中运动状态，人体生物力学把人在空间中按照三维坐??标划定了三个基准面，参照图２．１［２９Ｌ矢状面：平行于的人体颅骨矢状缝的面，把人体??分成左右两部分；冠状面：平行于人体颅骨冠状缝的面，把人体分成前后两部分；水平??面：平行于地面的面，把人体分成上下两部分。??模型是通过主观意识把某一事物抽象化后的具象化表达，而人体生物肌骨模型具有??相当的复杂度，所以下肢运动特征的提取必须先提炼出简化的人体运动模型［３（）］。１９６４年??Ｈａｎａｖａｎ建立了人体链环模型，将人体简化为：头部，上下躯干，左右上臂，左右前臂，??左右手，左右大腿，左右小腿，左右脚１５个刚体部分。在康复型下肢外骨骼机器人建??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于BP神经网络辅助的组合导航算法研究[J]. 李小燕,李杰,冯凯强,杨雁宇,晁正正. 电子器件. 2018(06)
[2]基于APP的智能医疗服务平台的设计与实现[J]. 顾文强,薛美华,梅如宝. 现代信息科技. 2018(12)
[3]基于Socket的网络接口编程[J]. 蒋达. 办公自动化. 2018(23)
[4]基于多源生物信号的下肢步态相识别[J]. 张启忠,席旭刚,罗志增. 计量学报. 2018(06)
[5]康复辅助机器人及其物理人机交互方法[J]. 彭亮,侯增广,王晨,罗林聪,王卫群. 自动化学报. 2018(11)
[6]国内移动医疗APP现状调查[J]. 刘洋,杨添添,毛敏,罗猛,余湘,胡愉皓,常静. 医学信息学杂志. 2018(10)
[7]下肢外骨骼机器人研究现状及发展趋势[J]. 张建中,胡化增,张广浩,李峰. 科技创新与应用. 2018(29)
[8]安装Android Studio开发环境常见问题解决方法[J]. 于智,曲伟峰,马春艳. 科技风. 2018(18)
[9]基于蓝牙智能医疗监护系统设计与研究[J]. 王建成,乌日娜,王洪涛,张庆. 自动化技术与应用. 2018(03)
[10]面向连接的Socket技术在物联网程序设计中的应用[J]. 文晖. 兰州石化职业技术学院学报. 2017(04)
博士论文
[1]基于人机交互的负重型下肢外骨骼关键技术研究[D]. 朱钧.华东理工大学 2017
[2]运动力学对线的人工膝关节有限元建模和生物力学研究[D]. 袁伟.第二军医大学 2017
[3]图形用户界面局部外观设计的法律保护[D]. 黄细江.西南政法大学 2017
[4]基于气动肌肉仿人下肢控制系统研究[D]. 姜飞龙.浙江大学 2017
[5]液压驱动下肢外骨骼机器人摆动相控制系统研究[D]. 靳兴来.浙江大学 2017
[6]人体运动链功能训练结构模型研究[D]. 牛永刚.河北师范大学 2016
[7]下肢外骨骼的动力学分析与运动规划[D]. 贾山.东南大学 2016
[8]基于行走步态的被动式重力支撑柔性下肢外骨骼系统[D]. 王东海.浙江大学 2016
[9]穿戴式健康监护及人机交互应用中若干关键技术研究[D]. 路知远.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]基于BP神经网络和Apriori算法的教学成绩预测与分析研究[D]. 翁泉源.江西师范大学 2018
[2]人体下肢动力学建模与行走步态分析[D]. 李卓.华中科技大学 2018
[3]康复型下肢外骨骼人体步态监测系统研究[D]. 胡晶峰.华东理工大学 2018
[4]基于下肢外骨骼智能康复设备的移动医疗应用界面设计[D]. 汪丽.东南大学 2018
[5]基于WIFI与移动智能终端的室内定位技术研究[D]. 陈祥.哈尔滨理工大学 2017
[6]基于多刚体模型的人体下肢楼梯运动特性分析[D]. Ibai Coria Martinez.天津科技大学 2016
[7]视觉选择性注意在网页交互界面设计中的应用研究[D]. 刘春强.江南大学 2014
[8]下肢外骨骼康复行走机器人控制系统设计[D]. 朱小标.上海交通大学 2013
[9]基于可用性的触屏手机交互界面设计研究[D]. 秦敦涛.东北大学 2012
[10]具有蓝牙、WiFi和模拟电视功能的手机射频前端技术研究[D]. 闫营岗.电子科技大学 2012
本文编号：3339051
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