融合生物信息的智能仿生腿步態(tài)分析系統(tǒng)的研究.pdf

1、異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人（Biped Robot with Heterogeneous Legs，BRHL）是一種將雙足機(jī)器人和智能仿生腿集成研究的新型機(jī)器人模型。它作為一種高度擬人的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠研究殘疾人穿戴智能假肢后的行走動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)還可用于研究人體與智能肢體之間的協(xié)調(diào)和不對(duì)稱雙腿的行走等問(wèn)題。這些研究必將更好地促進(jìn)智能假肢在實(shí)際應(yīng)用中的開(kāi)發(fā)。
　　本文首先對(duì)智能假肢的研究現(xiàn)狀和BRHL作了介紹，并闡述了腦-機(jī)接口(Brain-C

2、omputer Interface，BCI)在假肢技術(shù)上的應(yīng)用發(fā)展。BRHL是假肢研究的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而基于腦電信號(hào)控制假肢的技術(shù)給假肢的研究開(kāi)拓了更廣闊的視角。論文的研究?jī)?nèi)容主要為BRHL步態(tài)模式的定量分析和BCI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　為了能夠?qū)RHL或智能假肢進(jìn)行反饋控制，需要了解假肢運(yùn)動(dòng)時(shí)一些典型的步態(tài)參數(shù)。本文利用由MTi慣性傳感器采集的角速度及加速度信號(hào)來(lái)定量計(jì)算這些參數(shù)。創(chuàng)新性地提出了雙擺及倒立雙擺的步態(tài)模型，并結(jié)合

3、小波變換算法計(jì)算得到人體行走時(shí)的髖膝關(guān)節(jié)角度和步長(zhǎng)等步態(tài)參數(shù)。采用的算法相對(duì)簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，經(jīng)驗(yàn)證是一種有效地步態(tài)定量分析方法。
　　基于BCI系統(tǒng)控制假肢就是利用腦電信號(hào)得到假肢控制命令的過(guò)程，因此問(wèn)題的研究重點(diǎn)也就轉(zhuǎn)換為對(duì)BCI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其基本任務(wù)又包括對(duì)數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理、腦電特征的提取及模式分類。本文應(yīng)用時(shí)域分析、頻域分析、小波變換及共空域模式等多種算法提取特征向量，并采用Fisher線性判別式和支持向量機(jī)兩種基于不同原理的