下肢假肢膝關(guān)節(jié)-踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動控制研究.pdf

1、新型人工智能下肢假肢是機(jī)器人學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程和康復(fù)工程學(xué)領(lǐng)域中一個重要研究方向,它涉及到傳感器技術(shù),計算機(jī)技術(shù),人工智能技術(shù),控制科學(xué),新化學(xué)材料技術(shù)以及機(jī)械零件設(shè)計與制造工藝技術(shù)等。與傳統(tǒng)下肢假肢技術(shù)相比較而言新型人工智能下肢假肢更趨于人體健康腿功能,具體表現(xiàn)在可以走出更加自然順暢的步伐,同時降低殘疾人的體能消耗。與此同時新型人工智能下肢假肢一定程度上吻合了人體健康腿的自主行為,即無需人的刻意參與,成為人的下意識動作。開展本課題的研究

2、對于為下肢肢體殘疾人提供性能優(yōu)良、價格低廉的假肢產(chǎn)品和促進(jìn)醫(yī)療福利事業(yè)的發(fā)展都有非常重要的意義。
　　本文結(jié)合浙江省自然科學(xué)基金項目(LY12F03007)“基于膝關(guān)節(jié)-踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)聯(lián)動控制的智能下肢假肢研究”的要求,側(cè)重于人工智能下肢假肢的運動步態(tài)識別和控制方法的研究。主要做了以下幾個方面的工作:
　　1.建立人工假肢運動步態(tài)識別系統(tǒng)。構(gòu)建下肢運動力學(xué)信息獲取系統(tǒng),利用多種傳感器獲取多源運動力學(xué)信息(肌電信號、加速度信號、足

3、底壓力信號),然后對信號進(jìn)行濾波消噪處理及提取特征值,并采用遺傳算法(GA)優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對這些特征進(jìn)行下肢步態(tài)的識別。
　　2.建立人體下肢假肢數(shù)學(xué)模型。根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)和運動學(xué)的分析,建立假腿運動學(xué)模型,選用拉格朗日建模方法從系統(tǒng)能量角度出發(fā)建立下肢假肢的動力學(xué)模型。
　　3.設(shè)計下肢膝關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運動的自適應(yīng)迭代學(xué)習(xí)控制系統(tǒng),對控制膝關(guān)節(jié)以及踝關(guān)節(jié)的運動軌跡進(jìn)行跟蹤,使之與步速相適應(yīng),使用MATLAB軟件進(jìn)行仿真