可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人(Wearable Lower LimbsRehabilitationRobot)是將人類的智力優(yōu)勢和機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)械優(yōu)勢相結(jié)合，使人類和機(jī)器人優(yōu)勢互補(bǔ)的智能機(jī)器人系統(tǒng)?？纱┐骺祻?fù)機(jī)器人系統(tǒng)涉及人體工學(xué)設(shè)計、智能 PID控制理論、多傳感器信號融合技術(shù)、信號處理等學(xué)科，近年來成為智能機(jī)器人領(lǐng)域日臻成熟的研究方向。本文主旨是研究設(shè)計下肢可穿戴康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)，建立人體下肢運(yùn)動學(xué)理論模型，進(jìn)行人體運(yùn)動學(xué)分析，設(shè)計感知系統(tǒng)

2、硬件電路，研究感知人體算法，最后在工控機(jī)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　本文首先調(diào)研當(dāng)今國內(nèi)外康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域研究的應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)人體肢體運(yùn)動機(jī)理和人體解剖學(xué)理論，研究基于動態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)的人體下肢運(yùn)動參數(shù)獲取與分析方法。利用動態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)，結(jié)合人體標(biāo)志點(diǎn)，采集人體起立-坐立、行走過程、上臺階過程、起蹲過程中標(biāo)志點(diǎn)位置數(shù)據(jù)。通過Matlab軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合鐘擺理論以及數(shù)字濾波理論等技術(shù)，可得到人體在以上運(yùn)動過程中背部傾角、髖關(guān)節(jié)角

3、度、膝關(guān)節(jié)角度等角度信息和髖關(guān)節(jié)角加速度、膝關(guān)節(jié)角加速度等角加速度信息。通過對以上人體下肢信息進(jìn)行特征提取，可對人體下肢運(yùn)動過程在時間軸進(jìn)行相位細(xì)分，研究人體下肢ZMP在水平軸的轉(zhuǎn)換。
　　在以上理論基礎(chǔ)上，分析研究人體下肢運(yùn)動反饋信息種類，確立可穿戴康復(fù)機(jī)器人感知系統(tǒng)采集的運(yùn)動反饋信號，確定感知信號類型，繼而確定傳感器選型。結(jié)合人體下肢運(yùn)動機(jī)理，布局傳感器模塊，設(shè)計硬件電路，建立多傳感器信號采集電路，研究基于有限狀態(tài)機(jī)(FSM)