基于姿態(tài)與壓力信息的步態(tài)識(shí)別方法.pdf

1、為了對(duì)外骨骼機(jī)器人的行進(jìn)過(guò)程進(jìn)行快速、有效、穩(wěn)定的控制，需要對(duì)機(jī)器人步態(tài)信息進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別結(jié)果的精確性將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的控制效果。因此，設(shè)計(jì)并建立一個(gè)具有較高準(zhǔn)確度的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)外骨骼機(jī)器人控制具有重要意義。目前廣泛采用的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)主要是依賴于人為經(jīng)驗(yàn)的閾值法，不具有統(tǒng)一性，只能對(duì)步行過(guò)程中標(biāo)志性的步態(tài)事件進(jìn)行檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)步態(tài)全相位連續(xù)地識(shí)別，并且其檢測(cè)信息也相對(duì)單一，不能真實(shí)準(zhǔn)確地反饋人體的行進(jìn)步態(tài)。
　　人體在行走過(guò)程

2、中，步行狀態(tài)會(huì)根據(jù)行走的對(duì)象身體條件不同及行走速度的不同而發(fā)生變化，并且各個(gè)步態(tài)相位也具有持續(xù)一定時(shí)間、界限劃分不明確的特點(diǎn)。因此，結(jié)合模糊理論，對(duì)下肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信號(hào)及足底分布式壓力信號(hào)進(jìn)行融合步態(tài)識(shí)別。通過(guò)多組實(shí)驗(yàn)樣本作為數(shù)據(jù)支撐，采用對(duì)比分析，驗(yàn)證了該方法能夠有效地應(yīng)對(duì)步行過(guò)程中速度以及對(duì)象變換下的步態(tài)識(shí)別。
　　本文主要完成的工作如下:首先，分析人體下肢步行的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，對(duì)步態(tài)相位進(jìn)行劃分，對(duì)各姿態(tài)數(shù)據(jù)的幅值變化及周期進(jìn)行

3、比較分析。并且運(yùn)用人體下肢各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與足底分布式壓力感知系統(tǒng)得到人體運(yùn)動(dòng)信息，采用濾波方法對(duì)運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行預(yù)處理，分析并總結(jié)了各步態(tài)相位的運(yùn)動(dòng)特征。其次，研究了多傳感器信息融合的處理過(guò)程以及不同層次，其中重點(diǎn)研究了基于模糊理論的多傳感器信息融合識(shí)別方法。通過(guò)模糊集合來(lái)對(duì)分界不精確且具有階段性的各步態(tài)相位下的傳感器信息進(jìn)行狀態(tài)描述。再次，設(shè)計(jì)了步態(tài)識(shí)別總體方案:先在數(shù)據(jù)層對(duì)足底分布式壓力進(jìn)行融合，并初步判斷支撐與擺動(dòng)階段;接著在特征層對(duì)