基于人体信息的助行机器人感知与控制方法研究

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1、ADisertationSubmitedtoZhejiangUniver‘tvfortheDegreofVers1etVMasterofArt⑧ControlMethodofWearableAssistantRobotBasedonAuthor：SheDuochun一●budervlsor：Subject：College：§堡垒QQ羔Q至gQ里卫堕主里!§鱼i曼望鱼金SubmittedDate：2013．1．21浙江大学硕士学位论文摘要1111111lilllllliIIMIILIIY2281736穿戴式助行机器人是一种交互式机器人系统，由使用者穿戴在身上，使用者通过外部控制设备

2、或自动控制器向穿戴式助行机器人传达控制指令，穿戴式助行机器人向使用者提供运动所需的能量和力量，辅助使用者执行使用者本身条件或力量无法执行的动作。穿戴式助行机器人在具备支持人体结构和保护人体的功能之外，还能够显著增强人体的力量、速度和耐力。正常人自然行走最大的特点就是具有一定的周期性。人体通过自动控制器向穿戴式助行机器人传达指令，穿戴式助行机器人助力辅助人体行走的第一步就是通过对人体运动信息的感知检测，识别人体步态各个周期及一个周期中的不同相位，并判断人体运动意图。人体自然行走中，足底与地面接触情况及膝关节角度会随着步态产生变化，并且呈现一定的周期性及匹配关系。本论文设计一种感知采

3、集正常人自然行走时足底产生的压力和膝关节的角度变化的装置，通过感知采集实验采集正常人自然行走时足底的压力和膝关节的角度变化数据，对所采集的数据进行分析对比，对正常人自然行走的步态周期进行识别，划分，研究正常人自然行走时足底压力与膝关节角度的变化特征及足底压力与膝关节角度之间的关系，为控制系统的控制策略提供依据，从而更好地规划穿戴式助行机器人的运动，使穿戴式助行机器人与人体的动作协调一致，达到更好的助力效果。关键词：穿戴式助行机器人，感知控制，足底压力，步态分析，人机交互浙江大学硕士学位论文AbstractWearableassistantrobotisaninteractiver

4、obotsystem，whichiswomontheuser’Sbody．Throughtheextemalcontroldeviceorautomaticcontroller，usertransmitscontr01commandtothewearableassistantrobotandthewearableassistantrobotprovidestheenergyandpowerbywhichtheusercanexecutemorethanheCando．Wearableassistantrobotnotonlyprotectstheuser’Sbodyandsupp

5、ortsthestructureofthehumanbody，butalsogreatlyenhancesthephysicalstrength，speedandenduranceoftheuser．Thebiggestcharacteristicofnormalhumannaturalwalkingisthecertainperiodicity．Usertransmitscontrolcommandtothewearableassistantrobotthroughtheautomaticcontroller，andthefirststepforthewearableassis

6、tantrobotistheautomaticcontrollertoperceivehumanmotioninformation，recognizehumangaitphaseofeachcycleandanalysehumanmotionintention．Inahumannaturalwalkingcycle，thecontactbetweenfootandtheground，andkneejointanglechangeasgaitchanges，andpresentacertainperiodicityandamatchingrelationship．Inthispap

7、erIdesignedadevicetoperceiveandcollectplantarpressureandkneejointangleinformationwhileahumanwalk．Afterperceivingandcollectingtheplantarpressureandkneejointangleinformationofnormalhumannaturalwalkingthroughperceivingandcollectingexperiments，Ic