下肢外骨骼機器人智能鞋設(shè)計及其應用.pdf

1、下肢外骨骼機器人是一種針對截癱病人的“載人”機器人，其主要用于下肢運動能力的重建。面對復雜的地面環(huán)境，為了實現(xiàn)機器人的自適應控制，系統(tǒng)需要實時感知與識別自身運動狀態(tài)和環(huán)境特征。為此本文設(shè)計并完成了一套用于下肢外骨骼機器人的足底感知系統(tǒng)（智能鞋），用于采集并分析外骨骼的步態(tài)特征，并對地面環(huán)境的類別進行識別。具體研究內(nèi)容如下：
　　提出并實現(xiàn)了基于慣性測量單元（IMU）和壓力傳感器的智能鞋硬件系統(tǒng)框架。根據(jù)智能鞋對傳感器精度和體積等方

2、面的要求，選擇了最佳的傳感器方案。完成了智能鞋系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)和硬件電路設(shè)計。實驗測試表明，智能鞋硬件系統(tǒng)具有良好的測量精度與可靠性。
　　實現(xiàn)了基于多傳感器的步態(tài)特征的感知與識別，包括步長步高、步態(tài)階段和足底壓力中心。基于慣性導航原理計算足部的三維空間位移并推算步長步高。實驗表明步長步高的計算具有較高的精確度?；诙鄠€壓力傳感器實現(xiàn)步態(tài)階段的檢測和足底壓力中心的計算。實驗表明，步態(tài)階段的檢測具有良好的可靠性，足底壓力中心的計算具有