膝关节运动角度分析及S曲线控制策略研究

发布时间：2024-04-28 00:32

　　为了获得上下楼梯过程中人体下肢步态及膝关节角度变化规律,分析了人在上下楼梯过程中运动步态,采集了运动过程中人体膝关节角度变化数据,分析了人体膝关节上下楼梯的角度曲线,获得了一个步态周期内的膝关节角度变化图。根据假肢膝关节角度变化趋势分别设计了上楼梯、下楼梯、均匀行走状态下的S型曲线控制策略。根据S型曲线控制策略,把上楼梯S型曲线分为5个时间段,下楼梯S型曲线均分为2个时间段,匀速行走S型曲线分为7个时间段,完成一个匀速行走的步态周期;通过Matlab仿真,步态控制S型曲线算法仿真结果和实际步态曲线吻合。

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

图1上楼梯过程

为了获得上楼梯过程中人体下肢步态及膝关节角度变化规律，在台阶高度为200mm，宽度为260mm，台阶阶数为12阶的试验环境下，让试验对象匀速从台阶下端走向台阶上端，进行此过程中以100ms为时间间隔，采集膝关节角度，试验过程如图1所示。本试验中采集到的膝关节角度随时间变化的....

图2上楼梯膝关节角度变化曲线

图1上楼梯过程根据图2可以得出上楼梯的膝关节步态周期大约为7.3s。全足触地期（0～1.3s）：这个时期主要为了安全，脚掌触地支撑身体，并将重心逐渐转移到健肢侧脚上，为提升身体和上楼梯做准备；此期间膝关节角度没有明显变化。上升期（1.3～2.6s）：这个时期为单足支撑期，....

图3膝关节上楼梯步态

根据图2可以得出上楼梯的膝关节步态周期大约为7.3s。全足触地期（0～1.3s）：这个时期主要为了安全，脚掌触地支撑身体，并将重心逐渐转移到健肢侧脚上，为提升身体和上楼梯做准备；此期间膝关节角度没有明显变化。上升期（1.3～2.6s）：这个时期为单足支撑期，此时期膝关节弯曲....

图4下楼梯实验

首先进行健全人体下楼梯试验，在台阶高度为200mm，宽度为260mm，台阶阶数为12阶的试验环境下，让试验对象匀速的从台阶上端走向台阶下端，进行此过程以100ms为时间间隔，采集膝关节角度，试验过程如图4所示。将本试验中采集到的膝关节角度随时间变化的数据绘图，如图5所示。图....

本文编号：3965927