基于高斯过程的人体步态关节力矩估计

目的 提出一种基于高斯过程的下肢关节力矩估计方法,实现人体自然步态下下肢关节力矩精确估计。方法 根据自然步态关节力矩曲线特点,选取平方指数核函数探索关节角度和关节力矩之间的相互关系,建立基于高斯过程的数据融合模型,该模型输入为下肢关节角度,输出为关节力矩。结果 1例健康受试者以0.8 m/s的行走速度在步态跑台行走,采用提出的高斯过程模型进行3次关节力矩预测试验,试验结果显示大部分预测的期望值都落在置信区间内,89%的预测值与实际值的r~2> 0.8。结论 该方法可以较为精确地估计出关节力矩。该研究潜在应用在于优化外骨骼机器人、控制主动式假肢以及调节类人机器人的关节力矩等。