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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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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
4
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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膝-踝动力型假肢解耦控制研究 被引量：1
5
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TF-CNN与KECA的下肢运动能力评价方法 被引量：5
6
作者 张燕 李威 +2 位作者 王建宙 杨鹏 刘作军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期211-222,共12页
针对目前老年人和下肢运动疾病患者在运动障碍评定方面缺乏客观、定量标准的问题,提出一种基于迁移学习卷积神经网络（TF-CNN）与核熵成分分析（KECA）相结合的下肢运动能力评估方法。招募50名存在不同程度运动障碍的受试者,分为中年脑... 针对目前老年人和下肢运动疾病患者在运动障碍评定方面缺乏客观、定量标准的问题,提出一种基于迁移学习卷积神经网络（TF-CNN）与核熵成分分析（KECA）相结合的下肢运动能力评估方法。招募50名存在不同程度运动障碍的受试者,分为中年脑卒中后偏瘫组（MG,12例）、老年脑卒中后偏瘫组（EG,12例）及年轻健康组（YG,26例）。首先,采用Vicon MX三维步态采集系统采集50名受试者的步态视频与下肢运动学数据,利用像素自适应分割（PBAS）对步态视频进行预处理,提取步态轮廓图像。然后,通过TF-CNN提取步态轮廓图像的全连接层特征,将其与下肢运动数据在特征层进行融合。最后,利用KECA将融合矩阵映射到低维空间,提取主元子空间,并结合Zscore指标提出了融合步态视频数据与下肢运动学数据的运动障碍评估指标（MAI）。对各组MAI指标进行成对T-test检验表明MAI指标能够准确地对受试各组进行运动能力评定（p〈0.01）;受试者的MAI指标与GARS-M评分的Pearson相关性分析表明,两者显著相关（r=0.92,p〈0.01）。实验结果证实了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 卷积神经网络 迁移学习 下肢运动能力评价 核熵成分分析 特征提取
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膝上型假肢的运动意图识别与控制 被引量：4
7
作者 宣伯凯 刘作军 +1 位作者 陈玲玲 杨鹏 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1107-1116,共10页
根据不同路况条件和典型步速的笛卡尔积组合,利用装配在残肢侧的陀螺仪、加速度计和足底前后的压力传感器的信息,通过相关性系数分析、传感器融合、隐马尔可夫模型的方法,判断假肢使用者的运动意图.以健肢运动状态为参考值,利用迭代学... 根据不同路况条件和典型步速的笛卡尔积组合,利用装配在残肢侧的陀螺仪、加速度计和足底前后的压力传感器的信息,通过相关性系数分析、传感器融合、隐马尔可夫模型的方法,判断假肢使用者的运动意图.以健肢运动状态为参考值,利用迭代学习控制分别建立不同路况和步速情况下的控制知识数据库.通过传感器的关键状态变化信号驱动有限状态机状态转换,输出控制知识库中的控制量,实现假肢膝关节在不同路况、步速条件下对步态相位的控制.针对控制过程中出现的输出量实时偏差,采取了在线校正措施.对于有限状态机输出控制数据序列在时间同步上的超前和滞后问题,采取了相应的保持和补偿措施.结果表明,经隐马尔可夫模型处理后路况判断准确率可提升到91.7%,基于数据驱动的无模型控制方法能够实现对不同路况、步速下假肢步态的有效控制. 展开更多
关键词 假肢 运动意图 迭代学习控制 有限状态机
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基于GWO-SVM的下肢假肢穿戴者骑行相位识别 被引量：9
8
作者 高新智 刘作军 +1 位作者 张燕 陈玲玲 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期648-657,共10页
针对下肢假肢穿戴者骑行相位识别的问题,提出基于灰狼算法优化的支持向量机(GWO-SVM)分类模型.建立下肢多源信息系统,采集膝关节、踝关节的加速度信号以及膝关节角度信号.应用奇异值分解,对采集到的信号进行降噪处理.在对信号进行降噪... 针对下肢假肢穿戴者骑行相位识别的问题,提出基于灰狼算法优化的支持向量机(GWO-SVM)分类模型.建立下肢多源信息系统,采集膝关节、踝关节的加速度信号以及膝关节角度信号.应用奇异值分解,对采集到的信号进行降噪处理.在对信号进行降噪处理之后,为了避免单一信号不确定的影响,从数据冗余角度,选取各信号的特征点,开展归一化处理,组成多维特征向量,作为SVM分类模型的输入.为了能够进一步提高分类精度,加强全局优化能力,利用GWO算法对核参数进行优化.通过与PSO-SVM分类模型、GA-SVM分类模型对比表明,基于GWO优化的SVM分类模型对骑行相位的识别率为94%,高于其他方法优化的SVM分类模型. 展开更多
关键词 下肢假肢 骑行运动 相位识别 灰狼优化(GWO) 支持向量机(SVM)
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基于参数自适应的改进谱减法 被引量：4
9
作者 齐立萍 孙昊 +2 位作者 杨鹏 陈萌 王月英 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第3期192-196,共5页
针对基本谱减法的噪声残留以及损伤语音的可懂度和自然度等问题,在基本谱减法原理基础上,提出了基于参数自适应的改进谱减法。引进谱减功率系数和谱减噪声系数,以增强后语音信号的信噪比为输出,以变化的谱减功率系数和谱减噪声系数为输... 针对基本谱减法的噪声残留以及损伤语音的可懂度和自然度等问题,在基本谱减法原理基础上,提出了基于参数自适应的改进谱减法。引进谱减功率系数和谱减噪声系数,以增强后语音信号的信噪比为输出,以变化的谱减功率系数和谱减噪声系数为输入,自动控制选择最优参数,并且将其与带噪语音输入信噪比相匹配。对信号进行语音增强时,通过计算其输入信噪比,利用最优参数曲线得到最优参数值,然后结合平滑处理的过程实现语音增强最大化。实验表明,本文算法有效提高了基本谱减法的语音增强性能。 展开更多
关键词 语音增强 谱减法 参数自适应 最优参数
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基于概率神经网络的假肢穿戴者跌倒模式预识别
10
作者 张慧君 耿艳利 +1 位作者 刘作军 杨鹏 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期818-821,825,共5页
由于机体功能的缺失,下肢截肢患者在运动中的平衡能力明显减弱,更容易发生跌倒。假肢穿戴者一旦发生跌倒,会造成截肢患者身体和心理的双重负担。因此,对于下肢假肢跌倒方面的研究具有重要意义。动力型假肢不仅能够跟随健肢运动,从而使... 由于机体功能的缺失,下肢截肢患者在运动中的平衡能力明显减弱,更容易发生跌倒。假肢穿戴者一旦发生跌倒,会造成截肢患者身体和心理的双重负担。因此,对于下肢假肢跌倒方面的研究具有重要意义。动力型假肢不仅能够跟随健肢运动,从而使健肢和假肢侧腿相互协调运动, 展开更多
关键词 截肢患者 概率神经网络 机体功能 下肢截肢 动力型 关节角度 股骨延长 双重负担 训练样本 模式层
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