一种动力型髋离断假肢控制系统研究

目的探讨一种动力型髋离断假肢控制方法提升佩戴者步态对称性的可行性。方法通过九轴姿态传感器采集健康人体下肢步态运动学信息,使用BP神经网络建立穿戴髋离断假肢截肢者健侧-假肢侧运动学映射模型。将截肢者健侧腿的运动学信息实时传入该映射模型,生成髋离断假肢运动的目标轨迹,结合下肢假肢动力学模型,通过PID算法控制髋离断假肢电机运动,实现截肢者的实时步态分析和假肢的实时控制。记录截肢者穿戴动力髋离断假肢行走实验中的步长、步频及最大髋关节角度等数据,并结合步态对称性指标S_(Ⅰ)、R_(Ⅰ)、R_(Ⅱ)对假肢控制效果进行评估。结果BP神经网络建立的截肢者健侧和假肢侧的运动学映射模型,综合关联度达到98.7%。相对于传统髋离断假肢,动力髋离断假肢髋关节的最大屈曲角度提升了105.5%,截肢者的步态对称性指标S_(Ⅰ)和R_(Ⅱ)分别提升了74.2%和72.2%。结论动力型髋离断假肢控制系统能提高假肢穿戴者的步态对称性。