異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人步態(tài)對稱性與步態(tài)模式研究.pdf

1、異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs，BRHL)是一種將雙腿行走機(jī)器人和智能假肢的研究相結(jié)合起來的新型機(jī)器人模式。它可以模擬一側(cè)截肢的殘疾人安裝智能假肢后的情形，代替殘疾人進(jìn)行大量重復(fù)多樣的智能假肢性能測試實(shí)驗(yàn)，為智能假肢的研究提供一個(gè)理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
　　本文在闡述了雙腿行走機(jī)器人和智能假肢的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、BRHL仿真平臺(tái)的組成及其研究意義的基礎(chǔ)上，對BRHL的步態(tài)進(jìn)行了詳

2、細(xì)地分析研究。其中主要對BRHL的步態(tài)對稱性優(yōu)化、步態(tài)模式識(shí)別、人體步態(tài)模型的建立這三方面做了深入研究。由于BRHL的左右側(cè)膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的不同影響了步態(tài)對稱性。針對BRHL步長對稱性差的問題，提出了基于遺傳算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法。首先用初始化權(quán)值的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對觀測對象的膝關(guān)節(jié)角度進(jìn)行變換，然后在ADAMS仿真環(huán)境中計(jì)算步長誤差，并以其作為遺傳個(gè)體適應(yīng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過多次迭代之后，6個(gè)觀測對象的步長對稱

3、性指標(biāo)均在正常人指標(biāo)范圍內(nèi)，證明了方案的可行性。
　　在實(shí)際生活中智能假肢穿戴者會(huì)遇到各種不同的路況，因此就需要智能假肢能夠根據(jù)穿戴者的運(yùn)動(dòng)信息對路況和步態(tài)模式進(jìn)行識(shí)別。本文用MTi采集小腿處的加速度信號(hào)，并對其利用小波分解技術(shù)進(jìn)行特征提取，然后分別建立9個(gè)觀測對象的5種不同路況下的隱馬爾科夫(HMM)模型，最后用測試數(shù)據(jù)對其進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法可以對步態(tài)模式進(jìn)行高精度的分類。
　　當(dāng)智能假肢識(shí)別出路況和步態(tài)模式之后