智能假肢膝踝協調控制與應用.pdf

1、安裝智能假肢是補償截肢者運動功能的最佳途徑。目前進入市場的智能假肢大多只考慮膝關節(jié)的作用，能夠實現膝關節(jié)和踝關節(jié)協調運動的假肢少之又少，且都存在步態(tài)不協調、假肢容易損壞和穿戴者能耗大等問題，因此開發(fā)具有自主知識產權的智能膝踝協調假肢產品是當前我國康復領域極其迫切的任務。本課題就是致力于研究能夠實現膝踝協調運動的智能假肢控制系統，主要工作如下：
　　首先通過認真分析正常人行走的步態(tài)特征，利用多傳感器對人行走時的步態(tài)信息進行采集，并重

2、點分析殘疾人穿戴膝踝協調假肢行走時所對應的膝關節(jié)角度信號變化，最終實現了只需要在假肢膝關節(jié)上安裝霍爾傳感器，便可以對假肢膝關節(jié)和踝關節(jié)的協調運動進行步態(tài)識別，為接下來的控制方法研究奠定理論基礎。
　　其次簡要介紹了假肢膝關節(jié)和踝關節(jié)的結構，分析了氣缸工作原理；利用有限狀態(tài)機的控制方法對假肢膝關節(jié)和踝關節(jié)協調運動的步態(tài)進行了劃分并制定了每種步態(tài)下的控制策略，建立了不同步速下假肢膝關節(jié)和踝關節(jié)的針閥開度知識經驗庫。
　　然后設計

3、了符合假肢功能要求的膝踝協調控制器，編寫了系統控制程序，并通過對霍爾傳感器信號的實時采集實現了步態(tài)的識別，在不同步態(tài)產生不同阻尼，實現了步速跟隨的目標，使步態(tài)更加協調、自然。
　　接著為了實現對控制器的參數進行實時調節(jié)，設計了上位機調試系統和手持遙控器調試系統，為后續(xù)的開發(fā)者提供了便利的平臺；對膝踝假肢的調試方法進行了總結，并通過臨床試驗驗證了智能膝踝協調假肢能夠基本模擬正常人的步態(tài)，實現了假肢膝關節(jié)和踝關節(jié)的協調運動。