下肢外骨骼機(jī)器人智能鞋設(shè)計(jì)及其應(yīng)用.pdf

1、下肢外骨骼機(jī)器人是一種針對(duì)截癱病人的“載人”機(jī)器人，其主要用于下肢運(yùn)動(dòng)能力的重建。面對(duì)復(fù)雜的地面環(huán)境，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自適應(yīng)控制，系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)感知與識(shí)別自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和環(huán)境特征。為此本文設(shè)計(jì)并完成了一套用于下肢外骨骼機(jī)器人的足底感知系統(tǒng)（智能鞋），用于采集并分析外骨骼的步態(tài)特征，并對(duì)地面環(huán)境的類別進(jìn)行識(shí)別。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　提出并實(shí)現(xiàn)了基于慣性測(cè)量單元（IMU）和壓力傳感器的智能鞋硬件系統(tǒng)框架。根據(jù)智能鞋對(duì)傳感器精度和體積等方

2、面的要求，選擇了最佳的傳感器方案。完成了智能鞋系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和硬件電路設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，智能鞋硬件系統(tǒng)具有良好的測(cè)量精度與可靠性。
　　實(shí)現(xiàn)了基于多傳感器的步態(tài)特征的感知與識(shí)別，包括步長(zhǎng)步高、步態(tài)階段和足底壓力中心。基于慣性導(dǎo)航原理計(jì)算足部的三維空間位移并推算步長(zhǎng)步高。實(shí)驗(yàn)表明步長(zhǎng)步高的計(jì)算具有較高的精確度。基于多個(gè)壓力傳感器實(shí)現(xiàn)步態(tài)階段的檢測(cè)和足底壓力中心的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)表明，步態(tài)階段的檢測(cè)具有良好的可靠性，足底壓力中心的計(jì)算具有