基于人體運動學(xué)、動力學(xué)和ZMP的大腿肌無力老年人步態(tài)規(guī)劃研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展,人類老齡化、空巢化現(xiàn)象日益增多,老年人的身體狀況逐漸成為了社會關(guān)注的重要問題之一。下肢肌力流失會影響人體的運動穩(wěn)定性,行走時靈活程度下降,肌肉強度以及控制能力不斷減退,嚴重影響老年人的日?；顒?。目前有關(guān)人體跌倒的研究多是采用實驗的方法,可以通過腰部佩戴傳感器進行跌倒識別,國內(nèi)外又研發(fā)出下肢康復(fù)訓(xùn)練機構(gòu),這對老年人起到了一定的保護作用。
　　不同于這些穩(wěn)定支撐的裝置,步行的穩(wěn)定性一直是困擾老年人正常行走的因素,尤其是

2、針對下肢肌力不足的老年人的動態(tài)步行,對穩(wěn)定性提出了很高的要求。除了研究一些防跌倒機構(gòu),對人體的步態(tài)規(guī)劃也是非常關(guān)鍵的。因此本文通過分析類人形機器人如何動態(tài)穩(wěn)定行走,對大腿肌無力老年人的步態(tài)規(guī)劃也進行了研究:
　　1.對人體的運動學(xué)和動力學(xué)建模進行了討論。采用廣義坐標法對人體的前向和側(cè)向平面都進行了運動學(xué)建模,目的是在人體正常行走時得出下肢各關(guān)節(jié)的運動情況以及各個肢體的運動位姿;采用Lagrange方程對人體的動力學(xué)模型進行了分析,

3、目的是得出人體下肢各關(guān)節(jié)的作用力和力矩,為后續(xù)的步態(tài)規(guī)劃做好了準備。
　　2.以ZMP為穩(wěn)定性判據(jù),對大腿肌無力老年人的動態(tài)步行進行了合理性的規(guī)劃。對人體行走的穩(wěn)定性進行分析,推算得出ZMP的理論公式,并對人體的自身行走提出了一些假設(shè)和限定了一些約束條件。采用基于三次樣條插值函數(shù)的五點式規(guī)劃法對人體的步長、步行周期等參數(shù)進行了設(shè)計,并針對一些情況實時地調(diào)整參數(shù),從而得到適應(yīng)性和靈活性的步態(tài)。
　　3.采用計算力矩控制的方法通