下肢外骨骼機(jī)器人智能傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、下肢外骨骼機(jī)器人作為一種幫助截癱患者或行動(dòng)不便老人等重新恢復(fù)行走功能的關(guān)鍵康復(fù)醫(yī)療設(shè)備，可幫助患者康復(fù)或恢復(fù)部分運(yùn)動(dòng)功能。鑒于患者本身體質(zhì)具有一定缺陷，必須避免二次傷害的發(fā)生，因此保證患者穿戴下肢外骨骼機(jī)器人行走時(shí)的安全性和舒適性至關(guān)重要。本文基于其功能需求及實(shí)際使用情況，研發(fā)了一套智能傳感系統(tǒng)，用以保證下肢外骨骼機(jī)器人的安全可靠運(yùn)行以及提高穿戴者的舒適度。
　　分析下肢外骨骼機(jī)器人的功能需求，結(jié)合其研究現(xiàn)狀，明確擬研傳感系統(tǒng)方案

2、和各傳感器選型，進(jìn)而設(shè)計(jì)相應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)電路并完成制作。通過搭建電路硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集功能。根據(jù)傳感器測量原理及信號(hào)輸入輸出特性曲線對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，使傳感器的測量精度有了明顯提高，滿足系統(tǒng)功能需求。
　　實(shí)現(xiàn)慣性測量單元平臺(tái)設(shè)計(jì)制作，其能精確測量下肢外骨骼機(jī)器人在行走過程中的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)以及步長、步高等步態(tài)數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)反饋至主控系統(tǒng)，為其實(shí)時(shí)調(diào)整行走步態(tài)提供必備信息?；趬毫鞲衅魇芰r(shí)序及大小判定行走步態(tài)周期以及進(jìn)行階

3、段劃分?；趬毫鞲衅骶_測量數(shù)據(jù)，利用零力矩原理計(jì)算得到下肢外骨骼機(jī)器人足底壓力中心位置坐標(biāo)，為其行走時(shí)保持良好的穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)支持。
　　實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)穿戴者運(yùn)動(dòng)意圖的識(shí)別，基于傳感系統(tǒng)各傳感器功能，收集測試者穿戴下肢外骨骼機(jī)器人進(jìn)行行走實(shí)驗(yàn)時(shí)各傳感器數(shù)據(jù)，將此數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，利用支持向量機(jī)建模方法使下肢外骨骼機(jī)器人對(duì)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。進(jìn)一步，基于機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)果對(duì)穿戴者運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行識(shí)別，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。結(jié)果表明，本方法在對(duì)