下肢运动模式识别及动力型假肢膝关节控制方法研究

发布时间：2024-03-03 09:15

　　高性能假肢膝关节为大腿截肢者恢复正常下肢功能与重返社会活动提供有力保障。目前进入市场假肢膝关节能够实现行走功能，长时间穿戴假肢因为步态不对称会对残端肌肉与骨骼造成影响。动力型假肢膝关节能够利用动力元件提供支撑期推力与摆动期的伸展运动，因此控制信号的获取以及运动角度的高度拟人特性是动力型假肢膝关节控制精度的重要保证。本课题研究的动力型假肢膝关节将建立截肢者残肢运动信息采集系统，实现下肢典型周期性运动模式的识别，基于有限状态机对动力型假肢膝关节控制方法进行研究，本文主要研究内容如下： 1.利用VICON三维步态运动信息采集系统，对五种典型周期性运动的运动学信息进行采集，得到下肢各标志点位置以及下肢髋关节、膝关节与踝关节在五种运动中的角度变化范围。利用AMTI与Novel Pedar-X测力系统得到五种运动中的地面反力信息，划分步态周期并定义步态典型运动。采集穿戴被动式假肢的残疾人下肢关节角度信息，通过对比五种路况健肢侧与残肢侧角度变化得出穿戴被动式假肢不仅使步态不对称而且增加了健肢侧的负担。 2.根据人机工程学中人体分段原理，利用Solidworks软件建立人体下肢3D模型，将Vicon中...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1.1C-Leg智能仿生腿图

者的能量消耗[53-55]。冰岛ssur公司的RheoKnee（图1.1.2），此产品采用磁流变原设计，利用微处理器采集足部运动信息，利用设备内的磁体引导包含微小铁粒子的液生阻力，同时小型的旋转刀片穿过液体，用以改变智能膝关节的运动[56-58]。膝关节角度传感器液压....

图1.2液压驱动膝关节

如图1.3所示。利用脚底加压力传感器判断步速，利用轨迹控制方法利用平地行走的膝关节角度对动力式假肢步态模式进行控制，模拟平地行走膝关节角度变化[85]。

图1.3电动式AKPFig.1.2AhydraulicallyactuatedkneeprosthesisFig.1.3Anactiveabovekneeprosthesis

如图1.3所示。利用脚底加压力传感器判断步速，利用轨迹控制方法利用平地行走的膝关节角度对动力式假肢步态模式进行控制，模拟平地行走膝关节角度变化[85]。

图1.4动力型大腿假肢传感器、实验者穿戴与控制系统图

图1.2液压驱动膝关节图1.3电动式AKPFig.1.2AhydraulicallyactuatedkneeprosthesisFig.1.3AnactiveabovekneeprosthesisFrankCharlesSupIV在2007....

本文编号：3917566