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基于全方向下肢康复训练机器人的步态检测与分析

作　者: 沈金虎
导　师: 孙柏青
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 步态检测步态分析对称性康复机器人
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
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内容摘要

二十一世纪以来,世界人口老龄化趋势的不断加剧。在老龄人群中有大量的脑血管疾病及神经系统疾病患者,多数存在下肢运动功能障碍。临床医学理论证明,除了早期的手术和药物治疗外,正确、科学的下肢康复训练对这些患者的下肢运动功能恢复发挥着重要的作用。及时、准确地获取下肢运动功能障碍患者的步态信息,并对其步态特征进行分析,是对其进行科学下肢行走康复训练的基础和必要前提。为了获取受试者的步态信息,本研究设计了一种基于全方向下肢康复训练机器人的超声波步态检测系统,用来获取受试者的步态信息。同时,根据获得的步态信息提出了步态对称性指标,分析受试者在行走过程中左右腿的步态对称性,并通过模拟检测实验,验证检测系统的设计和利用步态对称性指标分析步态对称性方法的正确性。超声波步态检测系统安装在全方向下肢康复训练机器人平台内侧。首先,检测受试者在行走过程中左右腿与检测平台之间的距离数据,计算受试者行走时的步长、步速、步频等步态参数。通过对检测数据获取的步态参数与实际步态参数进行比较分析,验证了超声波步态检测系统的可行性和准确性。进而利用实验装置获取的距离数据对受试者的下肢步态对称性进行了分析研究,提出了基于距离数据的步态对称性指标,分析受试者步态对称性。通过对不同的下肢运动功能障碍患者的多种模拟实验,获取其步态信息,根据不同的步态对称性指标分析不同模拟情况的步态对称性,并利用提出的对称性指标对受试者的步态对称性进行评估,验证步态对称性指标分析方法的有效性和正确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题研究的背景意义  9-10
    1.1.1 课题研究的背景  9
    1.1.2 课题研究的意义  9-10
  1.2 国内外的研究动态、目前的水平  10-18
    1.2.1 国外的研究动态  10-14
    1.2.2 国内的研究动态  14-18
  1.3 课题研究的主要内容  18-19
  1.4 课题的创新点  19-21
第二章步态运动信息  21-25
  2.1 步态运动学原理  21-22
  2.2 步态参数的定义  22
  2.3 相关传感器介绍  22-25
    2.3.1 加速度传感器  23
    2.3.2 压力传感器  23
    2.3.3 红外传感器  23-24
    2.3.4 超声波传感器  24-25
第三章超声波步态检测系统  25-35
  3.1 全方向下肢康复机器人工作原理  25-27
  3.2 步态检测系统结构设计  27-35
    3.2.1 超声波检测系统结构设计  28-29
    3.2.2 超声波和其接收发射装置  29-31
    3.2.3 单片机数据采集与传输装置  31-32
    3.2.4 超声波步态检测系统软件设计  32-35
第四章步态分析  35-43
  4.1 数据处理  35-38
  4.2 步态参数计算原理  38-40
  4.3 步态对称性分析原理  40-43
    4.3.1 通过周期相位数据分析对称性  40-41
    4.3.2 通过检测点瞬时速度分析对称性  41
    4.3.3 通过左右腿行走时的相对位置分析对称性  41-42
    4.3.4 通过步长分析对称性  42
    4.3.5 综合步态对称性指标分析对称性  42-43
第五章实验及分析  43-56
  5.1 步态参数检测实验  43-45
  5.2 步态对称性分析实验  45-56
    5.2.1 单侧下肢负重实验  45-52
    5.2.2 膝关节受限实验  52-56
第六章结论  56-58
参考文献  58-60
在学研究成果  60-61
致谢  61

基于全方向下肢康复训练机器人的步态检测与分析

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