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文檔簡介
1、外骨骼機(jī)器人是當(dāng)前的研究熱點(diǎn),在軍事和醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。對外骨骼機(jī)器人的一個基本要求是能夠穩(wěn)定的跟隨人的行為,故而及時準(zhǔn)確地識別人的步態(tài)對外骨骼的控制至關(guān)重要。步態(tài)識別算法通常需要多種類型傳感器的數(shù)據(jù)作為參考,這增加了外骨骼機(jī)器人傳感器系統(tǒng)的復(fù)雜性,也加重了信號處理的負(fù)荷。
人在行走過程中,足底與地面的接觸力具有周期性,是重要的步態(tài)數(shù)據(jù),分析其與下肢關(guān)節(jié)角度之間的相關(guān)性,試圖通過壓力信號來判斷關(guān)節(jié)角度的變化趨勢以達(dá)
2、到減少外骨骼系統(tǒng)傳感器數(shù)量的目的。因此需要根據(jù)關(guān)節(jié)角度變化情況重新定義步態(tài)周期,并利用壓力數(shù)據(jù)完成步態(tài)識別。由于系統(tǒng)延時,為了實(shí)時的跟隨人的行為,外骨骼機(jī)器人必須對人的步態(tài)進(jìn)行預(yù)測。
本文首先設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一套足底壓力測量系統(tǒng),該系統(tǒng)包含一套壓力鞋墊和一個信號處理模塊,電池供電。其能夠?qū)崟r地采集人行走過程中的足底壓力信號而不影響人的行為,并對信號進(jìn)行調(diào)理、放大、采樣和存儲。結(jié)合姿態(tài)傳感器,該系統(tǒng)即能同時采集到壓力信號與關(guān)節(jié)角度信
3、號。
然后分別從足底壓力數(shù)據(jù)和關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)對人的步態(tài)進(jìn)行特征分析,并從相關(guān)系數(shù)和單調(diào)性分析了壓力數(shù)據(jù)與同側(cè)和對側(cè)關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)的相關(guān)性,根據(jù)二者的關(guān)系重新劃分了步態(tài)周期,并定義了兩個步態(tài)特征,并根據(jù)步態(tài)特征完成步態(tài)識別的工作。
其次利用LMS和RLS自適應(yīng)濾波算法對壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測,通過仿真確定了算法的關(guān)鍵參數(shù)。利用預(yù)測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行步態(tài)識別,以此達(dá)到步態(tài)預(yù)測的目的。
最后在信號處理模塊中實(shí)現(xiàn)了LMS預(yù)測算法和
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