学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

异构双腿行走机器人步态模式研究

作　者: 张育中
导　师: 王斐
学　校: 东北大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 步态模式分类 步态定量分析 惯性传感器系统 异构双腿行走机器人 智能假肢
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


异构双腿行走机器人(Biped Robot with Heterogeneous Legs, BRHL)是一种将双足机器人和智能假肢集成研究的新型机器人研究模型。其可以在一定程度上模拟残疾人安装智能假肢这一情况,作大量重复有效的智能假肢性能测试实验,为智能假肢研究提供一个科学理想的平台,同时可用于研究人体与智能肢体之间的协调和不对称双腿的行走等问题。对这些问题的研究必将促使双足机器人技术的发展,可以有效地改进双足机器人的步态,使其能在复杂路况下更加拟人地行走。本文在阐述了假肢的研究现状及BRHL的系统组成、研究意义的基础上,对BRHL的步态模式进行了详细地研究。内容主要涉及到BRHL步态模式的分类、步态模式的定量分析以及人体步态模型的建立这三大块内容。在BRHL或智能假肢的开发中,为了保证仿生腿或假肢能准确地跟随人工腿或健康肢体进行稳健快速地行走,需要对人工腿或健康肢体的步态模式进行分类,本文通过惯性传感器系统采集人体在不同步态模式下下肢的加速度信号,并将这一信号作为模式分类器的输入,对其利用小波分解、LDA等技术进行特征提取及降维处理,最后通过两种基于不同原理的分类器模型来对该特征提取方法的稳定性及有效性进行了验证,实验结果表明本文提出的方法可以对健康肢体的步态模式进行高精度地分类。此外,为了能够对BRHL或智能假肢进行反馈控制,需要了解假肢运动时的一些典型的步态参数,本文通过惯性传感器系统采集的加速度及角速度信号来定量计算这些步态参数,从实验结果可知,本文给出的定量分析算法可以有效地去除测量中存在的噪声,能够得到较理想的计算结果。当智能假肢识别出路况以及得到一些定量的步态信息后,面临的另一个问题就是如何去调节假肢的步态,本论文利用神经元网络模型来建立人体运动时髋关节、膝关节与步长、步频的数学关系,将其作为调节髋、膝关节的一种参考依据,同时该模型也可以作为一种在线的步态生成器。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-24
  1.1 引言  10-11
  1.2 假肢研究概述  11-18
    1.2.1 假肢系统的主要组成部分  11-14
    1.2.2 常见假肢的分类及介绍  14-16
    1.2.3 假肢技术的研究进展  16-18
  1.3 异构双腿行走机器人研究模式的提出  18-20
    1.3.1 异构双腿行走机器人介绍  18-19
    1.3.2 异构双腿行走机器人的研究意义  19-20
  1.4 论文内容及章节介绍  20-24
    1.4.1 本论文主要研究内容  20-21
    1.4.2 论文章节安排  21-24
第2章 步态分析研究概述  24-36
  2.1 引言  24-25
  2.2 常用的步态数据采集装置  25-30
    2.2.1 步态数据采集装置分类介绍  25-26
    2.2.2 本论文所用传感器介绍  26-30
  2.3 步态分析涉及的主要方法介绍  30-35
    2.3.1 步态数据分割技术  30
    2.3.2 步态特征提取、特征选择和特征降维方法  30-33
    2.3.3 步态模式分类方法  33-35
  2.4 本章内容小结  35-36
第3章 步态模式分类  36-56
  3.1 引言  36-37
  3.2 基于小波分解的步态模式分类  37-53
    3.2.1 加速度信号采集与预处理  37-39
    3.2.2 基于小波分解进行特征提取  39-43
    3.2.3 分类器的设计  43-47
    3.2.4 基于小波分解步态模式分类实验结果  47-53
  3.3 本章内容小结  53-56
第4章 步态模式定量分析  56-70
  4.1 引言  56-57
  4.2 人体运动步态描述  57-58
  4.3 典型步态事件检测  58-61
  4.4 髋、膝关节角度的估计  61-65
  4.5 其他步态参数的估计  65-67
  4.6 本章内容小结  67-70
第5章 基于神经元网络建立步态模型  70-82
  5.1 引言  70-71
  5.2 步态生成模型  71-77
    5.2.1 步态生成模型学习过程  71-76
    5.2.2 步态生成模型测试过程  76-77
  5.3 实验结果  77-79
  5.4 本章内容小结  79-82
第6章 结论与展望  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 问题与展望  83-84
参考文献  84-90
致谢  90-92
攻读硕士学位期间发表的学术论文  92

相似论文

  1. 异构双腿机器人步态规划与控制研究,TP242
  2. 异构双腿机器人步态识别系统的设计与实现,TP391.41
  3. 异构双腿行走机器人联合仿真分析及人工腿的设计,TP242
  4. 异构双腿行走机器人研究与开发,TP242
  5. 融合生物信息的智能仿生腿步态分析系统的研究,TP242
  6. 异构双腿机器人步态验证系统与步态跟随系统的设计与实现,TP242
  7. 智能下肢假肢的多运动模式自适应控制,TP273.2
  8. 基于混合驱动的异构双腿机器人运动控制研究,TP242
  9. 基于肌音信号的指部动作模式识别研究,TP391.4
  10. 基于映射模型的假肢膝关节控制方法研究,R318.17
  11. 智能假肢的控制机理及控制系统研究,TP273.5
  12. 双自由度控制平台的设计与研究,TP273
  13. 肌电信号控制下肢假肢关键技术研究,TP273.5
  14. 下肢姿态检测及运动状态预测算法研究,TP242.6
  15. 视觉伺服四自由度机械臂的研究,TP242.6
  16. 机械臂视觉伺服系统的研究,TP242.6
  17. 基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究,TP242
  18. 电动六自由度并联机器人的特性分析与控制,TP242.2
  19. 基于路径跟踪的移动机器人导航控制系统设计,TP242
  20. 基于μC/OS-II的智能控制虚拟机设计与研究,TP242
  21. 异构双腿机器人步态规划与控制研究,TP242

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
© 2012 www.xueweilunwen.com