下肢外骨骼機器人智能傳感系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用.pdf

1、下肢外骨骼機器人作為一種幫助截癱患者或行動不便老人等重新恢復(fù)行走功能的關(guān)鍵康復(fù)醫(yī)療設(shè)備，可幫助患者康復(fù)或恢復(fù)部分運動功能。鑒于患者本身體質(zhì)具有一定缺陷，必須避免二次傷害的發(fā)生，因此保證患者穿戴下肢外骨骼機器人行走時的安全性和舒適性至關(guān)重要。本文基于其功能需求及實際使用情況，研發(fā)了一套智能傳感系統(tǒng)，用以保證下肢外骨骼機器人的安全可靠運行以及提高穿戴者的舒適度。
　　分析下肢外骨骼機器人的功能需求，結(jié)合其研究現(xiàn)狀，明確擬研傳感系統(tǒng)方案

2、和各傳感器選型，進而設(shè)計相應(yīng)功能實現(xiàn)電路并完成制作。通過搭建電路硬件平臺實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集功能。根據(jù)傳感器測量原理及信號輸入輸出特性曲線對傳感器進行標定，使傳感器的測量精度有了明顯提高，滿足系統(tǒng)功能需求。
　　實現(xiàn)慣性測量單元平臺設(shè)計制作，其能精確測量下肢外骨骼機器人在行走過程中的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)以及步長、步高等步態(tài)數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)反饋至主控系統(tǒng)，為其實時調(diào)整行走步態(tài)提供必備信息?；趬毫鞲衅魇芰r序及大小判定行走步態(tài)周期以及進行階

3、段劃分?；趬毫鞲衅骶_測量數(shù)據(jù)，利用零力矩原理計算得到下肢外骨骼機器人足底壓力中心位置坐標，為其行走時保持良好的穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)支持。
　　實現(xiàn)系統(tǒng)對穿戴者運動意圖的識別，基于傳感系統(tǒng)各傳感器功能，收集測試者穿戴下肢外骨骼機器人進行行走實驗時各傳感器數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，利用支持向量機建模方法使下肢外骨骼機器人對實驗訓(xùn)練樣本進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。進一步，基于機器學(xué)習(xí)結(jié)果對穿戴者運動意圖進行識別，并進行實驗檢測。結(jié)果表明，本方法在對