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题名基于自适应时序对齐的智能下肢假肢运动意图识别
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作者
苏本跃
刘文瑶
宗文杰
王保乾
盛敏
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机构
铜陵学院数学与计算机学院
安庆师范大学计算机与信息学院
安徽省铜基材料数字化智能制造工程研究中心
安庆师范大学数理学院
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出处
《中国康复理论与实践》
北大核心
2025年第9期1101-1115,共15页
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基金
安徽省高校优秀科研创新团队项目(No.2023AH010056)
铜陵学院联合培养硕士研究生创新基金项目(No.24tlcb01)。
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文摘
目的 针对智能下肢假肢运动意图识别中因个体步态差异和固定时间窗提取数据导致的运动误分类问题,提出一种基于自适应时序对齐的运动意图识别方法。方法 在下肢运动中,对于连续两个步态周期数据,基于不同稳态模式下的类间差异性,通过跨周期帧间差分检测步态模式一致性。针对检测为单一稳态模式的样本,引入动态时间规整算法将相邻周期运动序列进行对齐,以减小个体差异。提取Haar小波4层分解低频系数构建特征向量,最后通过支持向量机实现分类。试验方案设计为:利用3个惯性测量单元采集测试对象在13种运动模式中下肢的加速度和角速度信息,测试对象为10例健康受试者和1例经胫骨截肢受试者,13种运动模式包括5种稳态模式(平地行走、上楼、下楼、上坡和下坡)和8种转换模式(平地行走与上楼、下楼、上坡、下坡的相互转换)。结果 经过对10例健康人的模拟测试和1例截肢者的测试,5种稳态模式的识别准确率分别为99.24%和100%,13种运动模式的识别准确率分别为98.51%和89.11%。结论 本研究提出了一种自适应时序对齐的运动意图识别方法,该方法有效减小个体步态差异对特征表征的干扰,增强了步态特征的一致性与判别性,最终实现了识别性能的提升。
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关键词
运动意图识别
智能下肢假肢
惯性测量单元
动态时间规整
自适应时序对齐
帧间差分
单一步态模式
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Keywords
motion intention recognition
intelligent lower-limb prostheses
inertial measurement unit
dynamic time warping
adaptive temporal alignment
inter-frame difference
single gait mode
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分类号
R496
[医药卫生—康复医学]
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