-
题名基于精确反馈线性化的动力型下肢假肢支撑期解耦控制
被引量：1
- 1
-
-
作者
耿艳利
王希瑞
刘松岳
宣伯凯
-
机构
河北工业大学人工智能与数据科学学院
智能康复装置与检测技术教育部工程研究中心
-
出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期982-988,共7页
-
基金
国家重点研发计划项目(2022YFC2009500,2021YFC012270)
国家自然科学基金青年项目(61803143)
+1 种基金
河北省高等学校科学技术研究项目(QN2020252)
河北省自然科学基金项目(F2021202021)。
-
文摘
目的针对膝-踝-趾动力型假肢系统支撑期强耦合性会导致假肢系统控制精度下降的问题,提出精确反馈线性化方法对动力型假肢系统解耦。方法采集人体下肢步态信息,将支撑期划分为支撑前中期和支撑末期,建立两个模态的动力学模型;使用精确反馈线性化解耦方法对支撑期假肢系统解耦,结合滑模控制设计动力型下肢假肢控制器;搭建联合仿真平台验证方法的有效性。结果解耦后系统相较于解耦前控制精度提高,解耦后支撑前中期膝、踝计算平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别减少至0.0011°、0.0026°,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别减少至0.0147°、0.0236°;支撑末期膝、踝、趾MAE分别减少至0.0111°、0.0051°、0.0065°,RMSE分别减少至0.0219°、0.0210°、0.0129°,总体控制误差减少,响应速度加快,并且假肢能够在仿真环境中稳定运行。结论本文提出的解耦方法可有效简化下肢假肢系统的控制,并为假肢系统的进一步研究奠定基础。
-
关键词
动力型下肢假肢
动力学模型
精确反馈线性化
滑模控制
-
Keywords
active transfemoral prosthesis
dynamic model
exact feedback linearization
sliding mode control
-
分类号
R318.01
[医药卫生—生物医学工程]
-
-
题名应用二维激光雷达的地形识别系统设计
被引量：2
- 2
-
-
作者
张燕
赵会民
刘作军
杨鹏
-
机构
河北工业大学控制科学与工程学院
智能康复装置与检测技术教育部工程研究中心
-
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2018年第8期144-151,共8页
-
基金
国家自然科学基金(61773151)
河北省自然科学基金(F2018202279)
-
文摘
动力型下肢假肢的主要功能是帮助截肢患者实现独立自如的行走,为了使假肢能够配合用户的运动,需要对用户的运动意图进行识别。通过提前获知用户前方环境信息,将其作为运动意图识别的先验知识,可以提高运动意图的识别精度。为了给动力型下肢假肢提供前方环境信息,设计了一种可穿戴的地形识别系统。首先通过安装在人体腰部的二维激光雷达收集前方地形数据,然后利用凝聚分层聚类算法对采集的数据进行线性特征提取,最后利用有限状态自动机对前方地形进行识别。实验中,对平地过渡到上/下斜坡、上/下楼梯四种地形进行了测试。结果表明,该系统不仅对四种地形的识别精度达到了95.8%,还可以计算出传统的运动意图识别方法无法得到的地形参数信息,包括斜坡的坡度、楼梯的阶数和台阶的高度与宽度。这证明了将该系统应用于动力型下肢假肢的有效性和可行性。
-
关键词
动力型下肢假肢
二维激光雷达
凝聚分层聚类
线性特征提取
有限状态自动机
-
Keywords
powered lower limb prosthesis
2D lidar
agglomerative hierarchical clustering
linear feature extraction
finite automaton
-
分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
-
