一种用于步态检测的柔性双足助力机器人感知系统的研究

《一种用于步态检测的柔性双足助力机器人感知系统的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、中国科学技术大学硕士学位论文一种用于步态检测的柔性双足助力机器人感知系统的研究姓名：陈炜申请学位级别：硕士专业：信息获取与控制指导教师：葛运建;宋全军20100501摘要摘要可穿戴步行助力机器人是一种交互式机器人系统，在日常生活、运动康复、临床医疗及军事应用等领域有广阔的前景。它通过感知系统获取穿戴者的运动意图，并检测当前人体及机器人所处的状态，利用这些信息规划、控制机器人的执行机构，帮助人体完成步行运动的动作。机器人对人体进行助力的第一步就是对人体运动意图的识别。而步行运动的最重要的特点是呈现出一定的周期性。机器人对人体的助力首先要对步态的周期性进行检测，识别步态各个周期并针对不同周期

2、的运动特点规划机器人的运动。而步行过程中，足底与地面的接触力是非常重要的信息，随步行的过程足底压力也表现出响应的周期性。本文首先对人体步行运动进行深入分析，找出足底压力与步态变化的同步特点，然后设计了机器人的感知系统，通过采集足底的压力变化信息对步态的周期进行识别、划分，从而使控制系统可以根据不同的步态相位，规划机器人的运动，使机器人的动作更柔顺、得到更好的助力效果。本文的主要内容如下：1．分析人体步态运动的特点：从解剖学角度入手，分析步行时下肢的运动的特点，并调研步态检测的方法。2．感知系统的设计与实现：介绍了感知系统的总体设计概念，对足底压力传感器选型，设计调理电路，标定传感器，并编

3、写了数据采集的软件，完成感知系统的设计。3．利用感知系统对人体步行做实验研究：对实验的方法和环境进行介绍。然后根据实验得到的数据，对其中的特征进行描述与解释，并深入分析各步态周期内的特征。最后提出步态周期划分、识别的方法，并验证了周期划分的有效性。关键词：机器人感知系统信息获取步态检测足底压力分布ABSTRACTWearablewalkingassistantrobot，whichisallinteractiverobotsystem，hasgreatpotentialsindailyactivity,sportsrehabilitation，clinicalmedicalandmili

4、taryapplications．Robotacquireswearer’Smovementintentionswithsensingsystem．anddetectscurrentstatusinwhichhumanbodyandrobotare，thenusesthoseinformationtoplanandcontrolrobot’Sactionsofactors．Withrobot’Shelp，wearerCanfinishwalkingmovement．Tohelphumanbodywalking，thefirststepistorecognizethemovementint

5、entionofhumanbody．Andthemostimportantfeatureofwalkingisperiodicity．Robotneedstodetectandrecognizeeachphaseofgaitcyclefirst，andplanrobot’Sactionswithdifferentcharacteristicsofeachphase。Thecontactforcebetweenfootandgroundisveryimportantinformation．Thecontactforceshowscyclicalresponsealong、^埴ththepr

6、ocessofwalking．Thisarticleanalyzeswalkingmovementofhumanbodyfirst，thenfindsthesimultaneousrelationshipbetweenplantarpressurechangesperiodandgaitcycle．Sensingsystemhasbeendesignedtoacquireplantarpressureinformation．Byacquiringinformationonplantarpressurechangesingaitcycle，gaitcycleisclassifiedandi

7、dentified．Forabeaereffectofwalkingassistance，thecontrolsystemcanplantheactionsofrobotwhichwouldbemorecompliantdependondifferentphases．Themaincontentofthispaperisasfollows：1．Analysisoffeaturesofhumangait：themovementofli