人体下肢运动协调性分析及其应用仿真

发布时间：2020-12-19 21:09

　　下肢助行外骨骼在助老助残行走领域展现了独有的潜力,备受人们的关注。针对非完全截瘫的外骨骼使用者,常用的控制方法有:基于振荡器方法、基于表面肌电的控制方法等。然而,上述控制方法仍具有一定的缺陷:无法同时满足人体运动自主性以及关节间运动协调性。针对上述问题,本文提出了一种外骨骼协调步态控制方法,并验证了该方法能够实现髋膝关节的协调运动,同时保持外骨骼使用者的运动自主性。主要的工作如下:（1）基于人体运动实验,采用连续相对相位角方法,分析步行环境、步速、外骨骼质量等对人体下肢关节间运动协调性的影响,证明了人体下肢髋膝关节间具有很强的协调性。（2）提出了以协调模式与协调模式变异性为评价指标的人体下肢运动协调性评估方法,通过实验验证了方法的可行性,并证明了该方法可用于外骨骼的辅助运动效果评估。（3）基于人体下肢运动协调性分析结果,构建时不变“髋-膝关节曲线”,提出了一种下肢外骨骼协调步态控制方法,进而实现了下肢外骨骼的协调步态运动控制。基于MATLAB Simscape模块搭建人机系统应用仿真平台,通过两种测试任务,初步验证了该协调控制方法的可行性。 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图-+$/下肢助行外骨骼图-5H:DON尽管国内外下肢助行外骨骼百花齐放能够辅助受试者完成日常的步态任务，但

图 - 归一化后关节相位角数据采集及处理主要讲述数据采集设备、数据处理方法以及关节运动学数集实验涉及不同运动环境以及要求尽可能长的测量距离，因 vicon 并不满足实验的需求。本文选择 myoMOTION3 维捕获三维空间中的人体解剖学运动数据和加速度信息，生A INC。其由 16 个 IMU 传感器、 1 个无线接收器、myMO他部件组成。其中 IMU 参数指标：角速度最大量程：+/-20：+/-16g；采样频率：100-200Hz；传感器重量：≤35g；传感

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 应尽可能地轻质，以便于增加外骨骼的质量；4）外骨骼的小；5）要有一定承载能力。计质外骨骼不仅是简单地与人捆绑在一起，还需要配合下连杆的尺寸必须按照人体的生理参数来进行设计。同时证兼容性要求，外骨骼杆件尺寸能够在一定范围内进行实施的 GB10000-88《中国成年人人体尺寸》，如下图

【参考文献】：
期刊论文
[1]2015～2100年中国人口与老龄化变动趋势[J]. 翟振武,陈佳鞠,李龙.  人口研究. 2017(04)

博士论文
[1]基于柔性传动的助力全身外骨骼机器人系统研究[D]. 陈春杰.中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院) 2017
[2]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
[3]下肢助力外骨骼机器人研究[D]. 张超.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]截瘫下肢康复外骨骼的研究及其实现[D]. 朱智勇.东南大学 2017
[2]基于人类工效学的下肢助行外骨骼的设计[D]. 潘有缘.电子科技大学 2016



本文编号：2926581