智能假肢膝踝協(xié)調(diào)控制與應(yīng)用.pdf

1、安裝智能假肢是補(bǔ)償截肢者運(yùn)動(dòng)功能的最佳途徑。目前進(jìn)入市場(chǎng)的智能假肢大多只考慮膝關(guān)節(jié)的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的假肢少之又少，且都存在步態(tài)不協(xié)調(diào)、假肢容易損壞和穿戴者能耗大等問(wèn)題，因此開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能膝踝協(xié)調(diào)假肢產(chǎn)品是當(dāng)前我國(guó)康復(fù)領(lǐng)域極其迫切的任務(wù)。本課題就是致力于研究能夠?qū)崿F(xiàn)膝踝協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的智能假肢控制系統(tǒng)，主要工作如下：
　　首先通過(guò)認(rèn)真分析正常人行走的步態(tài)特征，利用多傳感器對(duì)人行走時(shí)的步態(tài)信息進(jìn)行采集，并重

2、點(diǎn)分析殘疾人穿戴膝踝協(xié)調(diào)假肢行走時(shí)所對(duì)應(yīng)的膝關(guān)節(jié)角度信號(hào)變化，最終實(shí)現(xiàn)了只需要在假肢膝關(guān)節(jié)上安裝霍爾傳感器，便可以對(duì)假肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行步態(tài)識(shí)別，為接下來(lái)的控制方法研究奠定理論基礎(chǔ)。
　　其次簡(jiǎn)要介紹了假肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，分析了氣缸工作原理；利用有限狀態(tài)機(jī)的控制方法對(duì)假肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的步態(tài)進(jìn)行了劃分并制定了每種步態(tài)下的控制策略，建立了不同步速下假肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的針閥開(kāi)度知識(shí)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)。
　　然后設(shè)計(jì)

3、了符合假肢功能要求的膝踝協(xié)調(diào)控制器，編寫(xiě)了系統(tǒng)控制程序，并通過(guò)對(duì)霍爾傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)采集實(shí)現(xiàn)了步態(tài)的識(shí)別，在不同步態(tài)產(chǎn)生不同阻尼，實(shí)現(xiàn)了步速跟隨的目標(biāo)，使步態(tài)更加協(xié)調(diào)、自然。
　　接著為了實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)了上位機(jī)調(diào)試系統(tǒng)和手持遙控器調(diào)試系統(tǒng)，為后續(xù)的開(kāi)發(fā)者提供了便利的平臺(tái)；對(duì)膝踝假肢的調(diào)試方法進(jìn)行了總結(jié)，并通過(guò)臨床試驗(yàn)驗(yàn)證了智能膝踝協(xié)調(diào)假肢能夠基本模擬正常人的步態(tài)，實(shí)現(xiàn)了假肢膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。