可穿戴下肢康復機器人感知系統(tǒng)的研究與實現.pdf

1、可穿戴下肢康復機器人(Wearable Lower LimbsRehabilitationRobot)是將人類的智力優(yōu)勢和機器人系統(tǒng)的機械優(yōu)勢相結合，使人類和機器人優(yōu)勢互補的智能機器人系統(tǒng)。可穿戴康復機器人系統(tǒng)涉及人體工學設計、智能 PID控制理論、多傳感器信號融合技術、信號處理等學科，近年來成為智能機器人領域日臻成熟的研究方向。本文主旨是研究設計下肢可穿戴康復機器人感知系統(tǒng)，建立人體下肢運動學理論模型，進行人體運動學分析，設計感知系統(tǒng)

2、硬件電路，研究感知人體算法，最后在工控機平臺進行實驗驗證。
　　本文首先調研當今國內外康復機器人領域研究的應用現狀，根據人體肢體運動機理和人體解剖學理論，研究基于動態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)的人體下肢運動參數獲取與分析方法。利用動態(tài)姿態(tài)分析系統(tǒng)，結合人體標志點，采集人體起立-坐立、行走過程、上臺階過程、起蹲過程中標志點位置數據。通過Matlab軟件對數據進行分析，結合鐘擺理論以及數字濾波理論等技術，可得到人體在以上運動過程中背部傾角、髖關節(jié)角

3、度、膝關節(jié)角度等角度信息和髖關節(jié)角加速度、膝關節(jié)角加速度等角加速度信息。通過對以上人體下肢信息進行特征提取，可對人體下肢運動過程在時間軸進行相位細分，研究人體下肢ZMP在水平軸的轉換。
　　在以上理論基礎上，分析研究人體下肢運動反饋信息種類，確立可穿戴康復機器人感知系統(tǒng)采集的運動反饋信號，確定感知信號類型，繼而確定傳感器選型。結合人體下肢運動機理，布局傳感器模塊，設計硬件電路，建立多傳感器信號采集電路，研究基于有限狀態(tài)機(FSM)