基于迭代学习控制智能下肢假肢研制:实现了对健肢步速的跟随

背景:传统下肢假肢通过手动方式将气压或者液压膝关节阻尼器调整到一种比较适宜的状态,行走状态改变时膝关节阻尼不能随之改变,假肢跟随性差,步速变化范围小。智能下肢假肢能够根据人体运动信息调整膝关节阻尼力,从而达到更加接近正常步态的效果。开发国内智能下肢假肢对提高国内残疾人生活质量有着重要的现实意义。目的:研制能够实现步速跟随功能的智能下肢假肢。方法:智能下肢假肢机械部分采用带固定式气缸阻尼器的四连杆机构,由四连杆后臂下轴的转动角度得出步行速度,依照迭代学习算法得出的知识库确定该步行速度下的针阀开度,通过永磁式直线步进电机作为执行器驱动针阀来控制缓冲气缸腔室间气道有效截面积来调整假肢摆动速度。结果与结论:实验结果显示,采用电位计作为检测手段不但能够获得步行速度,而且能够区分支撑期和摆动期。在不同速度下,智能下肢假肢膝关节最大摆动角度变化小于13°。提示智能下肢假肢能够识别步行速度,并根据步行速度调整膝关节摆动速度,实现了对健肢步行速度的跟随,为进一步的研究奠定了实验基础。

基于MATLAB的下肢假肢摆动相仿真

介绍了一种基于MATLAB软件的下肢假肢膝关节摆动相仿真方法.下肢假肢膝关节采用固定式气缸体的四连杆机械机构.详细描述了建立下肢假肢膝关节摆动相运动学、动力学模型的过程.为了验证模型有效性,将人体运动捕捉实验获得的髋关节摆动相运动数据输入模型来预测小腿角度.实验结果表明,该仿真结果与采集到的小腿角度非常接近,为控制算法的设计奠定了基础.