穿戴式步態(tài)矯形器感知系統(tǒng)研究.pdf

1、穿戴式步態(tài)矯形器是下肢康復(fù)機器人的一種，是近年來醫(yī)療康復(fù)器械領(lǐng)域比較新的研究熱點。穿戴式步態(tài)矯形器涉及人體生理學(xué)、人機工程學(xué)、控制理論、信息處理等多個學(xué)科知識，其旨在幫助因年齡、疾病等因素造成下肢行走能力減弱的人群進(jìn)行下肢康復(fù)訓(xùn)練，提高下肢運動能力。
　　穿戴式步態(tài)矯形器感知系統(tǒng)的研究是整個下肢康復(fù)機器人系統(tǒng)研制過程中十分重要的環(huán)節(jié)。感知系統(tǒng)的自動化程度直接影響到步態(tài)矯形器的機械控制，同時會影響到穿戴者步態(tài)訓(xùn)練的效果。步行減重訓(xùn)練

2、是傳統(tǒng)的下肢康復(fù)訓(xùn)練手段，依賴于治療師的經(jīng)驗，使用手動協(xié)助訓(xùn)練，自動化程度低，效率低，而穿戴式步態(tài)矯形器依賴于多傳感器組成的感知系統(tǒng)，具有高度自動化的特點，能很好的解決傳統(tǒng)訓(xùn)練方法的問題，提高康復(fù)效率。
　　為了能準(zhǔn)確獲知下肢運動障礙患者的步態(tài)信息，并有針對性的進(jìn)行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練，本文研究并設(shè)計了一種基于多傳感器和高速數(shù)據(jù)同步傳輸網(wǎng)絡(luò)的感知系統(tǒng)。該感知系統(tǒng)通過安裝在液壓桿上的力傳感器獲取液壓缸驅(qū)動力信息，通過安裝在關(guān)節(jié)處的旋轉(zhuǎn)編碼器

3、獲取角度和角速度信息，通過加速度計獲取加速度信息，以及通過足底壓力傳感器實時準(zhǔn)確獲知人體步行的步態(tài)信息。傳感器信號經(jīng)過調(diào)理電路處理后由數(shù)據(jù)采集卡采集并經(jīng)高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸至主控計算機。數(shù)據(jù)采集卡采集到的傳感器信號一般包含高頻噪聲影響，本文針對不同的傳感器信號特性設(shè)計不同參數(shù)的巴特沃斯低通濾波器濾除高頻噪聲，還原傳感器真實信息。通過分析數(shù)字濾波后的傳感器的信息與人體實時運動狀態(tài)驗證了感知系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的可行性。同時通過分析人體步行時足底壓