基于下肢姿态传感器检测的人体防摔策略研究

发布时间：2017-09-25 21:10

  本文关键词：基于下肢姿态传感器检测的人体防摔策略研究

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【摘要】：摔倒是人们日常生活中常见的一种突发危险行为，当事人一般无法及时做出反应。当今社会的老龄化趋势加剧，对于庞大的老龄化群体，其所面临的最为突出的问题就是因下肢运动功能障碍导致的摔倒，这已经成为中国老年人群意外伤害的主要原因之一。因此，对于人体运动中摔倒行为的预测和辅助保护成为亟待解决的问题。随着传感器技术的飞速发展,使得应用可穿戴式摔倒检测装置解决摔倒问题具有极大的研究价值。 基于以上现状,本文旨在研究一套人体下肢运动姿态传感器检测方法。一方面可以收集并统计人体的下肢运动姿态参数，用以区分出正常行走和摔倒情况，另一方面，还可以通过发出警报或者制动，对摔倒的发生进行预判或干预，辅助肢障老年人群和下肢康复人士进行正常行走，保证人的生命与健康。 研究内容主要分为四部分，第二章阐述了应用于下肢运动信号检测的新算法，即三维旋转矩阵的坐标变换方法，并通过Matlab编程计算，实现获取下肢姿态参数。第三章阐述了硬件的选取和搭建，其中最重要部件传感器部分采用MAG3复合传感器，搭载于简易可伸缩的滑轨式下肢外骨骼上，将整个装置穿戴在检测对象下肢，，在行走过程中，传感器采集加速度信号和磁信号两项数据，数据经过A/D转换之后，通过无线模块传输到计算机，在计算机中用Matlab编程对数据进行处理。第四章实验部分主要对信号检测的准确性进行验证，在三维影像采集分析系统的对比下，进行实测，所得数据准确率达到90％以上。在文章最后一部分提出了基于下肢姿态检测的防摔策略，引入了拟人机器人稳定性理论，即零力矩点理论对人的行走稳定性进行判别，预测是否有摔倒的倾向，并初步论证了可行性。
【关键词】：摔倒检测 防摔策略 三维加速度传感器
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP212.3;R318.17
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 摔倒概述10-13
• 1.3 摔倒检测的方法以及国内外研究现状13-17
• 1.3.1 国内外研究方法13-16
• 1.3.2 国内外研究现状16-17
• 1.4 论文研究内容17-18
• 第二章 理论算法研究18-32
• 2.1 理论算法概述18-19
• 2.2 旋转矩阵变换算法19-29
• 2.2.1 算法具体推导23-29
• 2.3 数据处理方法29-32
• 第三章 下肢信号检测装置硬件搭建及调试32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 器件选择及硬件构成32-41
• 3.2.1 MAG3 复合传感器介绍33-35
• 3.2.2 无线传输模块部分35-37
• 3.2.3 下肢外骨骼部分37-41
• 第四章 步态检测试验及数据对比分析41-52
• 4.1 步态检测介绍41
• 4.2 基于 matlab 模拟选择算法公式41-47
• 4.3 试验对比分析47-52
• 第五章 防摔策略的研究52-58
• 5.1 防摔策略的制定52-53
• 5.2 零力矩点理论53-54
• 5.2.1 零力矩点的定义53
• 5.2.2 支撑多边形的定义53-54
• 5.3 ZMP 的计算方法54-56
• 5.4 总结56-58
• 参考文献58-63
• 攻读学位期间获得的相关科研成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李冬;梁山;;基于加速度传感器的老年人跌倒检测装置设计[J];传感器与微系统;2008年09期

2 陈炜;佟丽娜;宋全军;葛运建;;基于惯性传感器件的跌倒检测系统设计[J];传感器与微系统;2010年08期

3 王秀华,何国平;老年人跌倒相关因素的研究进展[J];当代护士(学术版);2004年10期

4 唐正荣;步态分析的方法[J];国外医学(物理医学与康复学分册);1996年01期

5 马敬东,刘筱娴;老年人骨折发生的危险因素[J];国外医学(社会医学分册);2002年02期

6 杜志江,孙立宁,富历新;外科手术机器人技术发展现状及关键技术分析[J];哈尔滨工业大学学报;2003年07期

7 吕广明,孙立宁,彭龙刚;康复机器人技术发展现状及关键技术分析[J];哈尔滨工业大学学报;2004年09期

8 范宝华,王秀平;老年人的跌跤问题及护理对策[J];解放军护理杂志;2001年02期

9 薛渊;吕广明;;下肢康复助行机构本体设计及运动学分析[J];机械设计与制造;2006年05期

10 杨灿军,陈鹰,路甬祥;人机一体化智能系统理论及应用研究探索[J];机械工程学报;2000年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 赵祥欣;基于三维加速度传感器的跌倒监测研究[D];浙江大学;2008年

本文编号：919582