智能假肢膝关节的研发要点及其研究进展综述 被引量：7

1

作者 刘作军 许长寿 +1 位作者 陈玲玲 张燕 《包装工程》 CAS 北大核心 2021年第10期54-63,I0007,共11页

目的介绍国内外智能假肢膝关节研究的主要进展,为相关领域的研发提供可借鉴的思路。方法基于机械结构、调控方式、驱动方式,对典型假肢膝关节进行了分类比较,并从假肢穿戴者的运动意图识别、驱动控制、人机协调控制等方面做了分析。此外... 目的介绍国内外智能假肢膝关节研究的主要进展,为相关领域的研发提供可借鉴的思路。方法基于机械结构、调控方式、驱动方式,对典型假肢膝关节进行了分类比较,并从假肢穿戴者的运动意图识别、驱动控制、人机协调控制等方面做了分析。此外,对假肢膝关节在智能化研究与安全性、个性化与通用性、人机共融技术、科学伦理、关键技术等方面需要注意的问题,提出了研发要点和技术思路。结论智能假肢膝关节应注重安全性与稳定性,规避用户在使用过程中的潜在危险因素;实现假肢控制参数的自整定和灵活适配,在个性化与通用性上达到平衡;综合考虑人—机—环境因素,实现协调控制;坚持“以人为本”,在技术方法和科学伦理两个方面开展医工结合的研究;突破关键技术限制,建立完善的社会医疗康复保障服务体系。 展开更多

关键词 智能假肢膝关节 运动意图识别 人机协调控制

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智能监控系统下的老年人异常行为研究进展 被引量：3

2

作者 杨鹏 李潇婧 +1 位作者 张慧君 王喜太 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期112-115,共4页

智能监控系统下的老年人异常行为研究是近年的热点,是计算机视觉领域针对独居老年人的智能服务与及时监护技术,它融合了图像处理和模式识别等相关技术。对老年人异常行为的研究旨在当独自生活的老人因跌倒、突发疾病而处于异常行为状态... 智能监控系统下的老年人异常行为研究是近年的热点,是计算机视觉领域针对独居老年人的智能服务与及时监护技术,它融合了图像处理和模式识别等相关技术。对老年人异常行为的研究旨在当独自生活的老人因跌倒、突发疾病而处于异常行为状态时,计算机系统能及时发现并报警,让老人得到及时救助。目前对老年人家庭监护的实现方法一般是利用摄像头、传感器等数据采集设备对老年人日常生活活动进行监测。 展开更多

关键词 异常行为 智能监控系统 模板匹配法 老年人

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融合VIT与CNN注意力机制的面部疼痛评估算法研究 被引量：2

3

作者 郭士杰 卢世杰 +2 位作者 耿艳利 顾博文 孙浩 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第15期277-283,共7页

准确的疼痛评估可以为病人镇痛提供一定指导,为解决传统人工疼痛评估效率低、费时费力等问题,提出一种基于VIT与CNN注意力机制的面部疼痛评估算法,对疼痛进行多级预测。搭建面部疼痛表情采集平台,提取视频帧序列并进行数据预处理,建立... 准确的疼痛评估可以为病人镇痛提供一定指导,为解决传统人工疼痛评估效率低、费时费力等问题,提出一种基于VIT与CNN注意力机制的面部疼痛评估算法,对疼痛进行多级预测。搭建面部疼痛表情采集平台,提取视频帧序列并进行数据预处理,建立疼痛表情数据库;提出一种改进的多尺度通道注意力模块关注关键特征信息,将CNN和VIT作为主干网络并行连接,提取更高级的面部局部-全局特征,以时序方式输入长短期记忆网络(LSTM)进行疼痛评估;在疼痛表情数据库上进行模型性能验证,实验结果表明,该算法在精确率、召回率、F1分数、准确率指标方面分别达到96.8%、96.7%、0.97、96.8%,与其他深度学习模型相比可更有效识别疼痛,为康复领域疼痛评估研究做出一定贡献。 展开更多

关键词 疼痛评估 面部表情 VIT网络 卷积神经网络 注意力机制

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基于Transformer与自适应空间特征融合的群猪目标检测算法研究 被引量：3

4

作者 耿艳利 林彦伯 +1 位作者 付艳芳 杨淑才 《东北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期88-96,共9页

针对深度学习群猪目标检测算法精确度低和模型占用内存大等问题,提出基于Transformer与自适应空间特征融合的群猪目标检测算法。搭建群猪图像采集设备,以视频帧作为数据源,提取关键帧并剔除模糊图像,采用Labelme标注图像中猪只,建立群... 针对深度学习群猪目标检测算法精确度低和模型占用内存大等问题,提出基于Transformer与自适应空间特征融合的群猪目标检测算法。搭建群猪图像采集设备,以视频帧作为数据源,提取关键帧并剔除模糊图像,采用Labelme标注图像中猪只,建立群猪图像数据集;将Swin Transformer网络作为主干网络,在FPN后引入自适应空间特征融合方法作为特征融合网络;提出RIoU作为预测框回归损失计算方法。结果表明,该算法在精确率、召回率、F1值和平均精确率指标方面分别达到93.6%、97.2%、0.953、96.5%,检测速度为34.9 Hz且模型大小仅为20.6 MB,与YOLOv4相比上述指标分别提高1.5%、1.7%、1.6%、2.4%,模型占用内存量缩小12.5倍,检测速度提高13 Hz。研究有助于智能化猪场建设,为养殖场动物计数和行为识别等方面提供技术支持。 展开更多

关键词 Swin Transformer ASFF 交并比 目标检测 群养生猪

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基于双扩张层和旋转框定位的群猪目标检测算法研究 被引量：2

5

作者 耿艳利 林彦伯 +1 位作者 付艳芳 杨淑才 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期323-330,共8页

目前猪群图像检测均为基于水平框的目标检测算法,对于图像中猪体粘连和相互遮挡情况检测率较低,针对图像中的猪只长宽比例较大和可能发生任意角度旋转的特点,提出了一种基于双扩张层和旋转框定位的群猪目标检测算法(Dual dilated layer ... 目前猪群图像检测均为基于水平框的目标检测算法,对于图像中猪体粘连和相互遮挡情况检测率较低,针对图像中的猪只长宽比例较大和可能发生任意角度旋转的特点,提出了一种基于双扩张层和旋转框定位的群猪目标检测算法(Dual dilated layer and rotary box location network,DR Net)。采集3个猪场的群猪图像,利用数据增强保留9600幅图像制作数据集;基于膨胀卷积搭建提取图像全局信息的双扩张层,借鉴Res2Net模块改进CSP层融合多尺度特征,猪只目标以旋转框定位并采用五参数表示法在模型训练中利用Gaussian Wasserstein distance计算旋转框的回归损失。试验结果表明,DR Net对猪只目标识别的精确率、召回率、平均精确率、MAE、RMSE分别为98.57%、97.27%、96.94%、0.21、0.54,其检测效果优于YOLO v5,提高了遮挡与粘连场景下的识别精度和计数精度。利用可视化特征图分析算法在遮挡和粘连场景下能够利用猪只头颈部、背部或尾部特征准确定位目标。该研究有助于智能化猪场建设,可为后续猪只行为识别研究提供参考。 展开更多

关键词 群猪 目标检测 膨胀卷积 Gaussian Wasserstein distance 旋转框定位

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基于刮涂微结构的柔性电容式触觉传感器特性研究

6

作者 陈地材 刘吉晓 +2 位作者 王鹏 刘阔 郭士杰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第1期48-51,共4页

性能优异、持久耐用、制备效率高且成本低的柔性触觉传感器是智能电子皮肤、人机交互、医疗保健的迫切需求。大多数微结构电容式触觉传感器需要洁净室微制造,增加了制作过程的复杂性及制作成本。本文介绍了一种新型且简易有效的方法,通... 性能优异、持久耐用、制备效率高且成本低的柔性触觉传感器是智能电子皮肤、人机交互、医疗保健的迫切需求。大多数微结构电容式触觉传感器需要洁净室微制造,增加了制作过程的复杂性及制作成本。本文介绍了一种新型且简易有效的方法,通过简单的工具在聚偏氟乙烯—六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)离子凝胶膜表面大面积制作不同尺寸的微结构,并对其传感特性进行了测试和比较。实验表明:传感器在1.2kPa的压力范围内具有灵敏度高(46.8kPa-1)、检测限低(16Pa)、响应速度快(20ms)等综合性优势;经过6000次高压力循环加载后,不偏离初始性能,表现出极强的鲁棒性以及实用性。本文提出的方法可以显著提高传感器的制备效率和整体性能,同时降低制备过程的资金和时间成本。 展开更多

关键词 触觉传感器 电子皮肤 微结构 超级电容 可穿戴设备

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基于RFID的人体姿态识别方法研究 被引量：3

7

作者 夏资厚 刘吉晓 +1 位作者 刘均益 郭士杰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第1期36-39,43,共5页

人体姿态感知是未来智能护理场景的主要挑战之一。然而,视觉技术会涉及遮挡、光线条件、侵犯隐私等问题;可穿戴运动跟踪设备会增加人体负担,降低舒适性。针对以上问题,提出了一种基于射频识别(RFID)的方法进行全肢体姿态估计,能够有效... 人体姿态感知是未来智能护理场景的主要挑战之一。然而,视觉技术会涉及遮挡、光线条件、侵犯隐私等问题;可穿戴运动跟踪设备会增加人体负担,降低舒适性。针对以上问题,提出了一种基于射频识别(RFID)的方法进行全肢体姿态估计,能够有效克服遮挡、穿戴舒适性差等问题。首先基于相位差信息提出了一种细粒度肢体运动模型,通过构建似然函数来进行人体关节角度估计;引入正运动学构建多肢体联合运动模型,结合双天线融合算法进行三维关节角度估计;最后结合人体骨骼模型与肢体关节角度来重建人体姿态。实验结果以Kinect 2.0为标准,测得的四肢平均关节角度误差约为6°,平均关节位置误差约为4cm,表明该系统可以有效地实时监测全肢体姿态。 展开更多

关键词 射频识别 相位差 人体姿态 可穿戴设备

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膝-踝-趾动力型假肢解耦控制研究

8

作者 耿艳利 王希瑞 +2 位作者 武正恩 郭欣 王倩 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期324-331,共8页

针对膝-踝-趾动力型假肢系统的强耦合性,导致系统控制效果不理想等问题,本文设计控制法则分解法解耦器对系统进行解耦,降低耦合度,提高控制效果。利用拉格朗日方程建立了膝-踝-趾动力型假肢系统支撑末期的动力学模型,此模型的耦合度为1.... 针对膝-踝-趾动力型假肢系统的强耦合性,导致系统控制效果不理想等问题,本文设计控制法则分解法解耦器对系统进行解耦,降低耦合度,提高控制效果。利用拉格朗日方程建立了膝-踝-趾动力型假肢系统支撑末期的动力学模型,此模型的耦合度为1.22,耦合性较强,需要进行解耦;基于控制法则分解法设计模型解耦器,以此简化假肢系统,将耦合度强的系统简化为膝、踝、趾独立控制的模型;基于自适应迭代学习设计控制器,对解耦前后三自由度假肢系统的各关节进行控制。结果表明:此解耦器可以将假肢模型简化为3个单输入、单输出的系统,同时降低关节间的耦合度,加快系统的收敛速度,与解耦前的控制效果相比,解耦后系统收敛误差明显减小。本文为多关节假肢系统提供了模型简化方法,为实物样机控制提供理论验证。 展开更多

关键词 膝-踝-趾动力型假肢 动力学模型 控制法则分解法解耦器 自适应迭代学习 解耦控制策略 被动型假肢 拉格朗日方程 轨迹跟踪

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基于表面肌电的下肢肌肉功能网络构建及其应用研究 被引量：11

9

作者 陈玲玲 李珊珊 +1 位作者 刘作军 张燕 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期407-417,共11页

在肌电控制下肢康复辅具研究中,合适的肌电采集位置是运动模式识别的前提与基础.针对目前肌电采集位置缺乏成熟理论依据和统一标准的问题,选取90个下肢肌电采集点作为节点,通过计算节点间的肌电相关性,构建下肢肌肉功能网络,证明其具有... 在肌电控制下肢康复辅具研究中,合适的肌电采集位置是运动模式识别的前提与基础.针对目前肌电采集位置缺乏成熟理论依据和统一标准的问题,选取90个下肢肌电采集点作为节点,通过计算节点间的肌电相关性,构建下肢肌肉功能网络,证明其具有小世界特性.实验结果表明:不同运动模式的网络具有明显的拓扑结构差异,通过网络特性分析可以确定与模式关联度大的肌电采集位置,取得较好的运动模式识别结果.通过构建及分析下肢肌肉功能网络,深入了解下肢运动模式更替过程中的肌肉协同工作机制,为下肢康复辅具控制中肌电采集位置的确定提供了理论支持. 展开更多

关键词 复杂网络 下肢肌肉功能网络 肌电信号 节点重要度 拓扑特性

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下肢假肢穿戴者跑动步态识别与膝关节控制策略研究 被引量：13

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作者 刘作军 高新智 +1 位作者 赵晓东 陈玲玲 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期74-82,共9页

为研究假肢穿戴者跑动状态以及假肢膝关节的跑动控制,首先通过人体多源运动信息采集,获取髋、膝关节加速度信号、大腿股直肌部位肌电信号和足底压力信号,使用切比雪夫I型滤波方法进行降噪并提取信号特征。利用相关性分析方法,结合足底... 为研究假肢穿戴者跑动状态以及假肢膝关节的跑动控制,首先通过人体多源运动信息采集,获取髋、膝关节加速度信号、大腿股直肌部位肌电信号和足底压力信号,使用切比雪夫I型滤波方法进行降噪并提取信号特征。利用相关性分析方法,结合足底压力信号实现对跑动状态识别。在此基础上,利用粒子群优化的支持向量机方法进行信号分析,实现对6个跑动相位的识别。以四连杆假肢为被控对象,以人体跑动信号的特征点为各相位的转移条件,提出了基于有限状态机的假肢跑动控制策略。通过多项式拟合,建立了假肢膝关节控制模型,并进行了下肢假肢测试平台的验证。测试结果表明,所提方法可以实现跑动步态与相位的有效识别,并控制假肢膝关节做出正确的跑动动作。 展开更多

关键词 假肢 步态识别 支持向量机 有限状态机

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面向生理参数监测的智能家居系统 被引量：7

11

作者 杨鹏 高勇 +1 位作者 徐勤奇 宣伯凯 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第6期1102-1105,共4页

生理参数监测是一种集现代医学技术、传感器技术、计算机技术等多学科于一体的综合技术,生理参数对医生诊断有着重要作用。在老龄化的社会背景下,使用无线装置对老年人进行生理参数监测,能够实时获取老年人生理信息,对老年疾病的预防和... 生理参数监测是一种集现代医学技术、传感器技术、计算机技术等多学科于一体的综合技术,生理参数对医生诊断有着重要作用。在老龄化的社会背景下,使用无线装置对老年人进行生理参数监测,能够实时获取老年人生理信息,对老年疾病的预防和救治具有重要意义。为了实现对空巢老人健康状况的远程实时监护及报警,使空巢老人得到及时有效地救助。以智能家居为技术平台,将基于ZigBee协议的无线体域网作为智能家居的子系统,设计实现了面向生理参数监测的智能家居系统。该系统不仅实现了智能家居的安防监测、家电控制等功能,还实现了对人体生理参数(心电波、心率、无创血压、血氧饱和度、呼吸和体温)的远程实时监测与报警。经测试,系统达到了预期设计要求。 展开更多

关键词 ZIGBEE 生理参数 智能家居 无线体域网

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基于解耦注意力与幻影卷积的轻量级人体姿态估计 被引量：2

12

作者 陈俊颖 郭士杰 陈玲玲 《计算机应用》 北大核心 2025年第1期223-233,共11页

随着轻量级网络的发展,人体姿态估计任务得以在计算资源有限的设备上执行,然而,提升精度变得更具有挑战性。这些挑战主要源于网络复杂度与计算资源的矛盾,导致模型在简化时牺牲了表示能力。针对上述问题,提出一种基于解耦注意力和幻影... 随着轻量级网络的发展,人体姿态估计任务得以在计算资源有限的设备上执行,然而,提升精度变得更具有挑战性。这些挑战主要源于网络复杂度与计算资源的矛盾,导致模型在简化时牺牲了表示能力。针对上述问题,提出一种基于解耦注意力和幻影卷积的轻量级人体姿态估计网络(DGLNet)。具体来说,DGLNet以小型高分辨率网络(Small HRNet)模型为基础架构,通过引入解耦注意力机制构建DFDbottleneck模块;采用shuffleblock的结构对基础模块进行重新设计,即用轻量级幻影卷积替代计算量大的点卷积,并利用解耦注意力机制增强模块性能,从而构建DGBblock模块;此外,用幻影卷积和解耦注意力重新构建的深度可分离卷积模块来替代原过渡层模块,从而构建GSCtransition模块,进一步减少计算量并增强特征交互性和提高性能。在COCO验证集上的实验结果显示,DGLNet优于轻量级高分辨率网络(Lite-HRNet),在计算量和参数量不增加的情况下,最高精度达到了71.9%;与常见的轻量级姿态估计网络MobileNetV2和ShuffleNetV2相比,DGLNet在仅使用21.2%和25.0%的计算量情况下分别实现了4.6和8.3个百分点的精度提升;在AP^(50)的评价标准上,DGLNet超过了大型高分辨率网络(HRNet)的同时计算量和参数量远小于HRNet。 展开更多

关键词 人体姿态估计 轻量级网络 注意力机制 幻影卷积 深度可分离卷积模块

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膝-踝动力型假肢解耦控制研究 被引量：1

13

作者 王倩 杨鹏 +2 位作者 耿艳利 宣伯凯 胡冬 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1545-1549,1554,共6页

目的:膝-踝假肢的动力学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统。假肢膝踝关节运动之间存在耦合性,这种耦合性会导致系统控制效果不理想,甚至不可控。需设计解耦器简化膝-踝假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制... 目的:膝-踝假肢的动力学模型是一个高阶、非线性、强耦合的系统。假肢膝踝关节运动之间存在耦合性,这种耦合性会导致系统控制效果不理想,甚至不可控。需设计解耦器简化膝-踝假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。方法:首先根据拉格朗日方程分别建立下肢假肢支撑步态阶段与摆动步态阶段的动力学模型;然后设计积分型解耦器,在假肢动力学模型之前串联积分型解耦器,将假肢模型简化成多个单输入、单输出的系统;最后利用自适应迭代学习控制算法对解耦前后的膝-踝假肢的各关节运动轨迹进行跟踪。结果:解耦后的膝-踝假肢系统收敛速度加快且收敛误差降低。结论:积分型解耦器可以简化假肢系统动力学模型,降低假肢关节间的耦合度,提高系统的控制效果。 展开更多

关键词 膝-踝动力型假肢 拉格朗日方程 动力学模型 积分型解耦器 自适应迭代学习控制

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基于触觉P300的脑控下肢康复机器人 被引量：2

14

作者 张翔 郭士杰 +2 位作者 陈玲玲 田玺伟 段晓宇 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第35期15659-15666,共8页

基于P300信号的脑机接口技术在康复医疗领域具有广阔的应用前景,但P300信号的诱发方式多为视听刺激诱发,容易导致患者视听疲劳,同时也限制了视听障碍患者的使用。针对这些不足,设计一种基于触觉P300的脑控下肢康复机器人系统,在被试的... 基于P300信号的脑机接口技术在康复医疗领域具有广阔的应用前景,但P300信号的诱发方式多为视听刺激诱发,容易导致患者视听疲劳,同时也限制了视听障碍患者的使用。针对这些不足,设计一种基于触觉P300的脑控下肢康复机器人系统,在被试的左右食指处各放置一个振动器,通过调整左右手振动器的刺激间隔、刺激时长及刺激比例让P300信号更容易诱发和区分;利用共空间模式算法和支持向量机对信号进行特征提取和分类。被试通过选择关注左手或右手的振动刺激输出不同指令,从而控制下肢康复机器人进行相应动作。实验证明,被试通过感受振动刺激可以轻松诱发脑电中的P300信号,在不进行P300信号平均叠加的条件下,分类准确率为86.50%,既保证了较高的分类准确率,又缩短了指令输出时间。每位被试均可通过下肢康复系统顺利完成训练任务,证明了该方法的可行性。 展开更多

关键词 脑机接口 触觉刺激 P300范式 下肢康复机器人 共空间模式

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基于点云语义分割的猪只体尺测量方法研究 被引量：12

15

作者 耿艳利 季燕凯 +1 位作者 岳晓东 付艳芳 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期332-338,380,共8页

生猪的体尺参数是生猪生长状态的重要评判标准,而人工测量体尺耗时耗力且容易造成猪只的应激反应,本文研究了无接触式猪只体尺参数测量方法,借鉴人工测量经验法,提出基于点云语义分割的猪只体尺测量方法。本文以大约克夏猪为研究对象,... 生猪的体尺参数是生猪生长状态的重要评判标准,而人工测量体尺耗时耗力且容易造成猪只的应激反应,本文研究了无接触式猪只体尺参数测量方法,借鉴人工测量经验法,提出基于点云语义分割的猪只体尺测量方法。本文以大约克夏猪为研究对象,搭建无接触式猪只点云采集平台,采集3510组猪只双侧点云数据;利用直通滤波器与随机采样一致性分割处理方法去除背景点云,基于统计滤波器去除离群点,采用体素下采样方法稀疏点云,完成猪只点云的预处理;基于PointNet网络,结合注意力模块构建语义分割模型,针对不同分割部位设计猪只体尺测量方法。试验结果表明,在自制数据集上,改进的语义分割模型准确率为86.3%,相较于PointNet、PointNet++和3D-RCNN分别高8、5.7、2.6个百分点;体尺的测量值与实测值最大绝对误差为6.8 cm,平均绝对误差均在5 cm以内,具有较高的估算准确性,此方法能够用于猪只体尺测量。本文将语义分割与体尺测量相结合,可为后续非接触测量提供思路。 展开更多

关键词 猪只体尺 KinectV2 语义分割 非接触测量

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拇外翻足三维有限元模型构建及其第1、2跖列生物力学分析 被引量：2

16

作者 耿艳利 苑智文 +1 位作者 宣伯凯 徐敏 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期272-277,共6页

目的建立拇外翻足有限元模型,研究不同拉力下第1、2跖列的应力及位移变化情况。方法将采集的拇外翻病人足部CT图像导入Mimics软件,重建足部三维骨骼模型;利用3-matic软件对重建模型进行网格划分与体网格生成;将优化处理过的模型导入ANSY... 目的建立拇外翻足有限元模型,研究不同拉力下第1、2跖列的应力及位移变化情况。方法将采集的拇外翻病人足部CT图像导入Mimics软件,重建足部三维骨骼模型;利用3-matic软件对重建模型进行网格划分与体网格生成;将优化处理过的模型导入ANSYS中进行有限元分析,通过改变拉力大小、方向验证拉力与第1、2跖列的应力、位移之间的关系。结果对第1近节趾骨施加不同大小、方向的拉力,当力小于12 N时,随着拉力的增加,第1趾骨位移变化较为明显,拉力每增大2 N,位移约增加1 mm;当力大于12 N时,随着拉力的增加,第1趾骨应力不断增加,而位移只发生微小变化;而当力保持12 N不变,以15°间隔改变力的方向时,第1、2跖列的应力大小及其分布随方向的变化而改变,同时位移也会产生相应的变化,且当力的方向与第2趾骨方向越趋于垂直时,第1趾骨产生的位移越大。结论有限元分析技术可以形象、准确地分析第1、2跖列在不同拉力下的应力及位移变化情况,为拇外翻矫形器的设计奠定基础。 展开更多

关键词 拇外翻 拉力 应力 位移 矫形器

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基于有监督Kohonen神经网络的步态识别 被引量：25

17

作者 郭欣 王蕾 +1 位作者 宣伯凯 李彩萍 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期430-438,共9页

表面肌电信号随着时间的变化而改变,这将影响运动模式的分类精度.传统人体下肢假肢运动模式的识别算法不能保证在整个肌电控制时间内达到对运动模式的有效识别.为了解决这些问题,本文提取步态初期200 ms的信号的特征值,将无监督和有监督... 表面肌电信号随着时间的变化而改变,这将影响运动模式的分类精度.传统人体下肢假肢运动模式的识别算法不能保证在整个肌电控制时间内达到对运动模式的有效识别.为了解决这些问题,本文提取步态初期200 ms的信号的特征值,将无监督和有监督的Kohonen神经网络算法应用到大腿截肢者残肢侧的步态识别中,并与传统BP神经网络进行了对比.结果表明,有监督的Kohonen神经网络算法将五种路况下步态的平均识别率提高到88.4%,优于无监督的Kohonen神经网络算法和BP神经网络. 展开更多

关键词 表面肌电信号 智能假肢 特征提取 有监督Kohonen神经网络 步态识别

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下肢运动信息采集与运动仿真 被引量：16

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作者 耿艳利 杨鹏 +1 位作者 刘作军 王培培 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期154-159,170,共7页

目的建立人体下肢3D模型与生物力学模型进行运动学和动力学分析,搭建下肢控制平台为主动式下肢假肢和人体下肢助行器的控制研究提供理论依据。方法利用VICON人体三维运动捕捉系统采集平地行走人体下肢髋、膝、踝运动信息,以及利用Solidw... 目的建立人体下肢3D模型与生物力学模型进行运动学和动力学分析,搭建下肢控制平台为主动式下肢假肢和人体下肢助行器的控制研究提供理论依据。方法利用VICON人体三维运动捕捉系统采集平地行走人体下肢髋、膝、踝运动信息,以及利用Solidworks建立人体下肢3D模型,进行下肢运动学分析。基于Matlab中Simulink的机械仿真模块(SimMechanics)建立人体下肢模型,进行动力学分析,产生运动信号。基于Quanser半实物仿真平台搭建控制模型,接收SimMechanics产生的运动控制信号,实现对双下肢运动平台的控制。结果利用运动学分析得到各个关节的速度和加速度信号,利用动力学仿真得到各个关节的力矩信号,对建立的人体双下肢模型进行模拟仿真,通过仿真验证模型的合理性,利用输出的信号对双下肢运动平台进行控制实现平地行走功能。结论建立的平台可以进行人体下肢运动学、动力学和控制方法的研究,为主动式假肢和人体下肢助行器的控制提供借鉴作用。 展开更多

关键词 下肢 运动学 动力学 仿真 步态分析

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下肢假肢穿戴者跑动步态识别方法 被引量：19

19

作者 赵晓东 刘作军 +1 位作者 陈玲玲 杨鹏 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1980-1988,共9页

提出基于粒子群(PSO)优化支持向量机(SVM)的下肢假肢穿戴者跑动步态识别方法.将假肢接受腔装配的肌电(EMG)传感器、加速度计和足底的压力传感器采集的假肢穿戴者跑动运动信息进行去噪预处理,对应提取加速度的偏度、均值与肌电信号均方... 提出基于粒子群(PSO)优化支持向量机(SVM)的下肢假肢穿戴者跑动步态识别方法.将假肢接受腔装配的肌电(EMG)传感器、加速度计和足底的压力传感器采集的假肢穿戴者跑动运动信息进行去噪预处理,对应提取加速度的偏度、均值与肌电信号均方根多个特征参数作归一化处理,结合双下肢足底压力信息组成多维特征向量,作为SVM的输入,解决了单一特征识别步态的低准确率问题.利用PSO优化分类模型参数,建立基于SVM的次序二叉树分类模型对跑动步态进行辨识.与传统BP神经网络的步态识别方法对比表明,利用PSO优化SVM方法能够将跑动步态识别率提高到92.78%,优于SVM和BP神经网络. 展开更多

关键词 下肢假肢 跑动运动 步态识别 粒子群优化(PSO) 支持向量机(SVM)

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基于相关性分析的下肢假肢步行模式预识别方法 被引量：7

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作者 苟斌 刘作军 +1 位作者 赵丽娜 杨鹏 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第A01期192-196,共5页

为了减小假肢执行器延迟以及判断程序延迟对动力型假肢协调控制带来的影响,采用步行模式预识别的方法,提前控制动力型下肢假肢的运动,以达到最佳的协调控制效果.利用假肢接受腔装配的陀螺仪传感器、加速度传感器以及安装在假肢足底的压... 为了减小假肢执行器延迟以及判断程序延迟对动力型假肢协调控制带来的影响,采用步行模式预识别的方法,提前控制动力型下肢假肢的运动,以达到最佳的协调控制效果.利用假肢接受腔装配的陀螺仪传感器、加速度传感器以及安装在假肢足底的压力传感器来进行数据采集,通过分析传感器采集数据与模版数据之间的相关性信息来实现步行模式的预识别.实验结果表明利用分析多传感器数据的相关性预识别步行模式的方法是有效的,可使假肢及时调节、及时动作,增强了假肢的智能性,该技术对智能假肢的发展具有重要的实用价值. 展开更多

关键词 假肢 步行模式 预识别 加速度传感器 陀螺仪传感器 相关性

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