異構(gòu)雙腿機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及模式識(shí)別研究.pdf

1、在智能假肢的開發(fā)過程中，需要對(duì)其進(jìn)行大量的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)。但由于實(shí)驗(yàn)測(cè)試的工作量大且要求重復(fù)性好，讓殘疾人穿戴假肢進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不太現(xiàn)實(shí)。為此，課題組將雙腿行走機(jī)器人與智能假肢相結(jié)合，提出異構(gòu)雙腿機(jī)器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs，BRHL)模式，旨在開發(fā)出一款用于測(cè)試假肢性能的機(jī)器人。其人工腿模擬殘疾人的健康腿，仿生腿模擬殘疾人穿戴的智能假肢。人工腿用于產(chǎn)生擬人步態(tài)并為仿生腿提供步態(tài)跟隨目標(biāo)。本文圍

2、繞著異構(gòu)雙腿行走機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及模式識(shí)別研究了以下內(nèi)容:
　　(1)人體下肢步態(tài)信息獲取
　　人工腿步態(tài)規(guī)劃目的是得到全方位擬人的步態(tài)，本文通過OpenSim軟件獲得人體下肢平地步行時(shí)關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)，為異構(gòu)雙腿機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃及控制實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)人工腿的步態(tài)規(guī)劃
　　基于中樞模式發(fā)生器(Central Pattern Generator,CPG)的方法對(duì)人工腿步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行了研究?；趩螀?shù)分析法對(duì)Ho

3、pf模型參數(shù)進(jìn)行了分析。采用Hopf振蕩器搭建了CPG網(wǎng)絡(luò)，并用微分方程的形式對(duì)CPG網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了描述?；谶z傳算法對(duì)CPG網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行了整定，采用Matlab解微分方程的方法輸出CPG曲線?；贏DAMS進(jìn)行了機(jī)器人的行走仿真研究，驗(yàn)證了CPG算法的可行性。
　　(3)BRHL步態(tài)信息獲取系統(tǒng)搭建
　　對(duì)仿生腿的步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行了研究，借鑒靈巧手“主從控制規(guī)劃”方法，研究了仿生腿的步態(tài)規(guī)劃。通過搭建人工腿步態(tài)信息獲取及仿生腿信息

4、反饋系統(tǒng)，使仿生腿獲取人工腿運(yùn)動(dòng)信息，并對(duì)所需硬件進(jìn)行了購買。
　　(4)人工腿步行模式識(shí)別
　　基于平地行走、上下樓梯時(shí)的膝關(guān)節(jié)進(jìn)行步態(tài)模式識(shí)別研究。首先對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)采用小波分析法進(jìn)行預(yù)處理，采用歸一化的方法消除數(shù)據(jù)奇異性，采用主成分分析(Principa1Component Analysis，PCA)法對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，最后采用基于PCA的模板匹配法對(duì)步行模式進(jìn)行了識(shí)別。
　　(5)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行步行模式