基于映射模型的假肢膝關(guān)節(jié)控制方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)下肢截肢患者的日益增多，智能假肢的結(jié)構(gòu)與控制方法的研究與開發(fā)工作的意義也逐步凸顯。一方面將微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，智能控制技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)以及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和仿生技術(shù)等融合在一起，研發(fā)出達(dá)到世界先進(jìn)水平的智能假肢，具有深遠(yuǎn)的意義；另一方面由于國(guó)外假肢產(chǎn)品大多數(shù)價(jià)格昂貴，我國(guó)普通民眾難以接受。通過加大對(duì)智能假肢的研究，降低假肢產(chǎn)品的價(jià)格，幫助他們像正常人一樣生活、學(xué)習(xí)和工作，恢復(fù)信心，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前世界上

2、一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)為了彌補(bǔ)截肢患者的肢體缺損，已經(jīng)研制和生產(chǎn)了種類繁多的假肢產(chǎn)品，但國(guó)內(nèi)在假肢方面的研究和上述地區(qū)相比差距較大。本文從假肢膝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和控制方法入手，對(duì)智能假肢展開研究：
　?。ㄒ唬┽槍?duì)健康人體的行走進(jìn)行步態(tài)采集實(shí)驗(yàn)，并對(duì)不同健康測(cè)試者運(yùn)動(dòng)步態(tài)的采集與分析。
　?。ǘ┨岢鲆环N僅基于健側(cè)膝關(guān)節(jié)角度和踝關(guān)節(jié)角度的下肢步態(tài)相位判斷方法，建立膝關(guān)節(jié)映射數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此設(shè)計(jì)假肢膝關(guān)節(jié)的映射控制方法。
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3、設(shè)計(jì)主動(dòng)式膝關(guān)節(jié)模型樣機(jī)，搭建控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。針對(duì)提出的步態(tài)相位判斷方法和映射控制方法進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)。
　　本文設(shè)計(jì)了一種主動(dòng)式假肢膝關(guān)節(jié)，降低了行走過程中的能量消耗；提出了一種僅基于健側(cè)膝關(guān)節(jié)角度和踝關(guān)節(jié)角度的下肢步態(tài)判斷方法，減少了傳感器的數(shù)量和種類，降低了計(jì)算的復(fù)雜程度；建立膝關(guān)節(jié)的映射數(shù)學(xué)模型，對(duì)膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量分析，提高了下肢在行走過程中的步態(tài)對(duì)稱性；最后通過映射控制實(shí)驗(yàn)對(duì)所做工作進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好的說(shuō)明了膝關(guān)