基于AHRS的康复运动监测装置的技术研究

发布时间：2021-09-24 21:36

　　康复医疗在现代医学中的地位越来越重要,人们也逐渐意识到康复训练的重要性。踝泵运动是生活中比较常见且非常重要的一种康复运动,它能提高老年人踝关节的灵活度,加快损伤踝关节的康复,抑制长期卧床病人的下肢静脉血栓的形成。航姿参考系统（AHRS）主要由CPU、陀螺仪、加速度计和磁强计组成,是常用于姿态解算的捷联惯导系统的一种。本文从姿态解算、动作识别、姿态精度、手机APP、系统整体结构和各硬件模块等方面开展了相应的研究,设计了基于AHRS的穿戴式监测装置,能够方便患者独立进行踝泵康复运动。首先,学习和研究了国内外踝关节康复装置的现状,确定了课题的研究路线。构建适用于课题研究内容的扩展卡尔曼滤波（EKF）模型,运用设计的扩展卡尔曼滤波算法对多传感器数据进行融合,并基于四元数完成姿态解算。通过这种方法获得踝泵运动监测者脚部的运动姿态。其次,研究并构建了适用于课题研究内容的动态时间规划（DTW）算法,运用DTW算法,通过标准动作模板与测试动作模板匹配实现动作的识别。最后,设计完成小巧轻便、适合穿戴的踝泵运动监测装置。将扩展卡尔曼滤波算法及DTW算法移植到AHRS的微控制器中,使监测装置具有姿态解算与动... 

【文章来源】：中国运载火箭技术研究院北京市

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

踝泵运动Fig1.1Movementoftheanklepump

（a） （b）图 1.2 动态踝足矫形器Fig 1.2 The orthosis of dynamic ankle foot（a）铰链式动态踝足矫形器；（b）一般的动态踝足矫形器(a) Hinged dynamic ankle and foot orthosis (b) General dynamic ankle-foot orthosis图 1.2 所示，（a）为铰链式动态踝足矫形器，矫形器的后部扩展到膝盖平足板延伸到脚趾尖端以提供对脚踝的控制。穿上这种矫形器，踝关节行跖屈、背屈运动。（b）是根据希尔顿的方法设计的一般动态踝足矫形实验中，穿戴铰链式动态踝足矫形器的病人具有更短的康复周期。2）基于斯图尔特平台的远程脚踝康复系统utgers Ankle 是美国罗格斯大学在 2000 年研制出的基于斯图尔特平台的康复系统[11]，该系统提供了六自由度的阻力用于模拟主机上的虚拟现独自进行康复训练时也不会感到枯燥。系统平台的运动情况及阻力输出通过网络实现远程传输，患者在家进行锻炼的同时，治疗师可以进行远康复系统在新泽西医科大学和牙科大学进行了验证试验，得到患者积极

（a） （b）图 1.2 动态踝足矫形器Fig 1.2 The orthosis of dynamic ankle foot（a）铰链式动态踝足矫形器；（b）一般的动态踝足矫形器) Hinged dynamic ankle and foot orthosis (b) General dynamic ankle-foot orth图 1.2 所示，（a）为铰链式动态踝足矫形器，矫形器的后部扩展到平足板延伸到脚趾尖端以提供对脚踝的控制。穿上这种矫形器，踝行跖屈、背屈运动。（b）是根据希尔顿的方法设计的一般动态踝足实验中，穿戴铰链式动态踝足矫形器的病人具有更短的康复周期2）基于斯图尔特平台的远程脚踝康复系统utgers Ankle 是美国罗格斯大学在 2000 年研制出的基于斯图尔特平康复系统[11]，该系统提供了六自由度的阻力用于模拟主机上的虚独自进行康复训练时也不会感到枯燥。系统平台的运动情况及阻力通过网络实现远程传输，患者在家进行锻炼的同时，治疗师可以进康复系统在新泽西医科大学和牙科大学进行了验证试验，得到患者

【参考文献】：
期刊论文
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[3]智能手环的应用研究[J]. 梁莉娟.  黑龙江科技信息. 2017(08)
[4]基于NRF51822的RSSI-Distance曲线探究[J]. 潘岩,徐文岩,王晓东.  科技与创新. 2017(04)
[5]Android调用Java WebService的实现方法[J]. 邱红丽,李冰.  福建电脑. 2016(09)
[6]基于DW01芯片的锂电池保护电路设计[J]. 郭洪祥.  电子产品世界. 2016(08)
[7]基于HMC5883的地磁场测量校正系统[J]. 张少飞,康爱国,刘喆颉,刘文斌.  煤炭技术. 2016(07)
[8]量化踝泵运动降低妇科肿瘤患者术后下肢静脉血栓发生的临床研究[J]. 于秀丽,朴丽,丛云凤,张赫,姜清薇,徐兆宁.  护理实践与研究. 2016(13)
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硕士论文
[1]智能空间下基于AHRS的人体动作识别[D]. 张庆宾.山东大学 2014
[2]踝关节康复医疗外骨骼系统开发研究[D]. 张煜.浙江大学 2010
[3]基于嵌入式的MEMS加速度传感器测控仿真系统[D]. 姚成凯.哈尔滨工程大学 2009
[4]基于MEMS的捷联惯性导航系统的研究[D]. 梁谷.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3408490