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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
针对人体上肢运动的轨迹参数和方程模型复杂、计算量庞大的问题,提出了一种新型的测量上肢运动轨迹方法。首先对人体上肢运动模型进行了重新分析与简化,根据人体上肢运动特点设计了一组实验,其中包含单关节运动实验、多关节协同运动实验及任务实验;通过NDI运动捕捉仪系统采集了实验者的上肢基本运动数据;将实验数据中的离散点用曲线拟合并展开后,得到了各组实验中各关节的周期性轨迹方程;运用ADAMS进行了建模及运动仿真,以验证拟合轨迹方程的正确性。研究结果表明,该方法能有效测量人体上肢运动参数,其结果可供上肢康复训练机器人的运动轨迹控制与上肢运动功能评价时参考。  相似文献   

2.
关节角度通常用欧拉角描述。欧拉角是坐标系从初始位置依次绕相互垂直的轴旋转至另一位置时绕各轴旋转的角度。但是在肘关节处,屈/伸轴与旋内/旋外轴明显不垂直,腕关节处也有此问题。提出利用电磁传感器测量肘、腕关节屈/伸轴实际方向的方法,给出环节依次绕两根不垂直的轴旋转的关节活动角度新算法,并测量4名成年人的肘、腕处的屈/伸轴,被测者肘关节屈/伸轴和旋内/旋外轴间的夹角分别为82.3°、77.8°、101°、80.1°;腕关节屈/伸轴和外展/内收轴间的夹角分别为62.6°、95.3°、76.6°、77.8°。  相似文献   

3.
由三架或三架以上普通摄像机、运动学分析软件APAS以及标定框架等构成多维摄像系统。在建立上肢运动模型的基础上,对附着体表的人工标记点的运动进行跟踪测量,利用运动学分析软件APAS分析得到标记点的空间运动坐标,通过设计优化算法程序获得人体上肢的空间运动参数。  相似文献   

4.
偏瘫是一种常见的脑卒中后遗症,偏瘫患者在患有肢体运动障碍的同时,常常伴有轻微的感觉、语言、认知等方面的障碍。提出一种基于惯性传感器的偏瘫患者运动恢复过程的跟踪与评价的新方法,主要应用于痉挛减轻阶段偏瘫患者的自主恢复过程的姿态跟踪及运动能力的评定。该方法融合了惯性传感器信号和偏瘫上肢恢复动作的生物力学约束,根据运动过程中前一时刻前臂和后臂的运动姿态,构建约束平面,对加速度信息进行约束。基于该方法,通过对偏瘫病人上肢的运动恢复过程的跟踪,测量人体上肢不同部位(前臂、后臂)的动作完成的完整程度。实验表明,该方法有效地降低了传感器噪声所引起的漂移,有效地提高了角度测量的准确度和稳定性。  相似文献   

5.
为了有效提升多功能体育训练器的全局性能,对其重要部件关节旋转器旋转角度进行合理优化是十分必要的。由此,提出一种基于动力学的关节旋转器旋转角度动态优化方法。多功能体育训练器是由关节旋转器、圆形中央框架、防护设备及电机传动设备组成的,同时探究其内在原理与训练优势。建立直角坐标系准确展现人体和关节旋转器之间的关系,获取空间某个物体方位值,完成关节旋转器运动控制。结合动力学原理,研究上肢进行运动旋转时形成的动力方程,构建关节旋转器旋转角度推导模型,明确其旋转角度最优取值范围。仿真结果证明,所提方法可以大幅减少关节旋转器摩擦系数,让关节旋转器使用状态更为灵活,达到多功能体育训练器稳定安全的使用目标。  相似文献   

6.
建立了一个五自由度的人体上肢模型(Upper Limb Model),利用MATLAB语言的矩阵计算和可视化功能对该模型进行了运动学分析,并实现了模型的三维立体仿真。有助于对上肢关节运动角度的理解,提供了一种新的运动分析方法。  相似文献   

7.
徐笑  黄云志  韩亮 《仪器仪表学报》2022,43(10):136-144
为了提高平面电磁层析成像(EMT) 重建图像的质量,本文提出了一种阵列旋转和改进 D-S 证据理论相结合的平面 EMT 图像融合算法。 首次将传感器阵列旋转应用于平面 EMT 领域,提高独立测量值个数,并利用旋转阵列的测量信息实现 EMT 图像融合。 针对 Dempster 规则在处理冲突证据上存在不足的问题进行改进,利用数据聚类获取自适应阈值设置冲突和不 冲突两种证据,分别对应不同的融合规则。 仿真研究了旋转次数和成像效果之间的关系,利用不同旋转角度的信息和改进 D-S 证据理论进行图像融合,有效去除图像伪影,提高图像质量。 设计了 8 线圈平面电磁传感器,并应用于铝板缺陷检测,结果验证 了方法的有效性。 新方法较传统方法的图像相对误差下降 17. 0% ,相关系数提升 22. 7% 。  相似文献   

8.
提出一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,分析了关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理,从气隙磁能计算出发,推导了新型关节产生的磁悬浮力和电磁转矩;基于转子悬浮与旋转的关系,提出了对磁悬浮球形主动关节的综合控制策略,并进行了试验研究.结果表明磁悬浮球形主动关节的综合控制系统响应速度快、抗干扰能力强.  相似文献   

9.
智能上肢假肢是一种拥有6自由度的仿人体上肢的假肢机构,其肩部舵机驱动大臂做旋转运动,实现假肢的前后摆动。由于该机构肩部关节为垂直关节机构,以及大臂本身重力矩的存在,导致其抓取重物的重量非常有限,故需要考虑平衡大臂重力矩以减小肩部舵机的驱动力矩,为此该智能上肢假肢设计有气动杆平衡机构。通过建立机构运动数学模型,确定机构待优化参数,设计机构目标函数和约束函数,利用MATLAB复合型优化设计算法,解决该约束优化问题,求得综合最优解,获得了优化设计计算结果及其运动仿真图形。  相似文献   

10.
本文以人体解剖学为基础,根据多体动力学原理,运用多体系统动力学分析软件ADAMS结合CAD软件DG,建立了人体上肢四刚体四自由度动力学模型,对上肢动力学和运动学特性作了分析计算,进行了人体上肢收臂翻掌过程的运动仿真,并将计算结果与实测数据进行了对比。  相似文献   

11.
介绍了可穿戴式下肢外骨骼运动总体控制方案。针对人体髋关节和膝关节运动机理,采用了盘式伺服电机驱动二自由度下肢外骨骼模拟人体下肢摆腿运动控制技术来提高关节运动的响应性能,同时利用4个三维力传感器分别测量人大腿和小腿与外骨骼相互作用力,可用于外骨骼“人主机辅”控制模式算法设计中。在外骨骼2个关节处利用编码器获得关节角度、角速度信息既可用于外骨骼拉格朗日模型参数辨识,也可以作为反馈控制信号用于外骨骼“机主人辅”控制模式中。下位机采用LabVIEW驱动NI主控器实现信号传输与控制,上位机采用MATLAB/Simulink环境设计反馈控制算法与下位机进行实时通信,保证可穿戴式下肢外骨骼能够完成两种运动控制模式的目标,同时提高试穿员的可穿戴舒适性。  相似文献   

12.
基于人机耦合模型的上肢康复外骨骼闭环PD迭代控制方法   总被引:2,自引:2,他引:0  
针对多关节上肢外骨骼重复性康复训练非线性求解困难问题,提出了一种闭环PD迭代学习控制方法。基于人体工学确定了六自由度上肢外骨骼康复机械臂的参数、自由度配置与关节运动范围。以人机交互力为耦合方式,建立了基于牛顿-欧拉法的人机耦合模型,完成了人机耦合动力学模拟分析。基于迭代学习控制理论提出外骨骼康复机械臂的闭环PD迭代学习控制方法,通过建模仿真分析了肩关节/肘关节迭代学习控制的轨迹误差、人机交互力和驱动力矩。第三次迭代后的轨迹误差小于0.05 rad,PD迭代学习控制器的输出对系统控制进行了有效的补偿,提高了系统状态的稳定性。研制了六自由度上肢外骨骼康复机械臂样机,开展试验测试。试验结果表明,随着控制试验在迭代域上的运行,系统的输出向着期望的系统状态转化,所提出的迭代学习控制算法可以提高上肢外骨骼康复训练重复性运动的控制精度,进而提高人机交互性能。  相似文献   

13.
面向上肢康复训练过程中的人机交互应用场景,针对单一传感器难以准确、稳定跟踪上肢运动轨迹的问题,提出了基于惯性传感器与Kinect传感器的多模感知融合方案;为解决惯性传感器在轨迹跟踪过程中的累积误差问题,提出了多项式补偿与零值约束相结合的误差修正算法;针对Kinect传感器深度图像成像质量影响骨骼跟踪效果的问题,提出了变参数像素滤波器对深度图像进行修复。通过惯性传感器运动实验,验证了累积误差修正算法的有效性,X轴位移误差为7.8 mm;深度图像修复结果表明,深度像素损失点数减少约50%,图像更为清晰,并通过实验验证了基于深度图像能够有效跟踪骨骼运动轨迹;最后,通过轨迹数据融合实验验证了基于多模感知的上肢运动轨迹跟踪方案的可行性与有效性,计算时延仅1.2 s。  相似文献   

14.
The use of digital human models has been increasing rapidly in various fields from medical to engineering applications. Most of the works on human models involving muscle activation have been concentrated on rigid body simulation so far, because the dynamics of human body motion has been primary concern regardless of the effects on human musculoskeletal body. Recently the need for flexible body simulation including muscle activation has been increasing for engineering applications. In this paper, a musculoskeletal model with muscle activation of an upper limb for the dynamic simulation of FE based flexible body is presented. In order to estimate the in vivo forces of muscles in motion, optimization technique is employed to solve multiple solutions problem. The simulated results were compared with the experimental data, EMG for validation. As a result it was found that muscle activation as part of musculoskeletal model can be employed for a FE based flexible body software.  相似文献   

15.
基于加速度传感器的下肢运动信息获取方法   总被引:3,自引:1,他引:2  
在智能下肢假肢的设计中,需要获取足够的下肢运动信息,而ADXL203作为一种采用集成微电子机械系统(iMEMS)技术的加速度传感器,非常适合于下肢运动姿态的测量。通过分析和研究微型加速度传感器ADXL203的原理和使用方法,设计了基于两个ADXL203传感器的下肢运动姿态识别系统,该系统能准确测试人体大腿、小腿的倾角,并通过运算得到膝关节的屈伸角度和角速度。测试结果表明,该系统非常适合于下肢运动信息的获取,并具有体积小、反应快速灵敏的优点。  相似文献   

16.
上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。  相似文献   

17.
A novel method called the Fourier-Eight-Sensor (F8S) method is proposed for the separation of the straightness, yawing and rolling motion errors as well as the profiles of a linear slide. Eight distance sensors are positioned on a vertical stage in two lines parallel to the target profiles with five sensors in the lower row and the other three in the upper row. The outputs of the sensors are fused together at different times to eliminate the dependence of motion errors. The method adopts a two-stage approach. First, the profile faced by the lower row sensors is represented by Fourier series the coefficients of which are obtained by matrix inversion. Then, another Fourier series is used to represent the difference between the two target profiles. By fusing the outputs of the three sensors in the upper row and their corresponding counterparts in the lower row, the coefficients of the Fourier series are determined by the Fourier series based error separation technique. In this way, different error components can be successfully separated from the sensor outputs. The effectiveness of the method is validated by simulation and experiment.  相似文献   

18.
The combination of inertial sensors and satellite navigation receivers like those of GPS (Global Positioning System) represents a very typical integrated navigation system. Integrated navigation is the most common example of integrated motion measurement determining the translational and angular position, velocity, and acceleration of a vehicle. Traditionally, this object is assumed to be a rigid body and the signals of its closely spaced sensors are referenced to a single point of the structure. During periods of low vehicle dynamics such common navigation systems typically show stability problems due to a loss of observability of some of the motion variables.The range of applications for integrated navigation systems can be expanded due to the continuously increasing performance of data processing and cheap sensors. Further, it can be shown that the stability of such a navigation system (i. e. of the motion observer employed for the system, typically a Kalman filter) can be sustained by distributing appropriately additional sensors over the vehicle structures at distinct locations. This comprises the compensation of drift effects of the system by adding sensors that are drift-free and the guarantee of the observability of all estimated motion components. Large structures like airplanes, space stations, skyscrapers, and tower cranes with distributed sensors, however, have to take the flexibility of the structure into account. This includes an appropriate kinematical model of the structure. In this case, the theory of integrated systems has to be expanded to flexible structures. On the other hand, the additional system information obtained can be used not only for vehicle guidance but also for structural control.Within this work individual kinematical models especially of a cantilever beam, idealizing e.g. the wing of an airplane, are developed and investigated with regard to the observability of the motion variables to guarantee a stable integrated system behaviour. Finally, the application and verification of integrated measurement systems for flexible structures is shown by experiments.  相似文献   

19.
针对上肢外骨骼机器人对使用者腰背产生过重负荷的问题,设计了一种主被动结合的上下肢一体化助力外骨骼机器人,利用无源下肢外骨骼来承担部分负荷。基于助力外骨骼应用场景和人体结构特征分析,建立外骨骼机器人的机械结构模型,完成运动学仿真分析,验证了模型的合理性。为解决外骨骼机器人效能评估问题,提出一种模糊综合评估模型,详细介绍了外骨骼机器人的效能评估方法,评估结果为性能良好。研制外骨骼机器人样机,搭建总体控制系统,开展助力性能和负重性能测试实验。实验结果表明,所设计的上下肢一体化助力外骨骼机器人可承受20 kg的负载且对穿戴者提供一定的助力效果。所提出的模糊综合评估模型,为外骨骼机器人的优化设计提供了方向和理论依据。  相似文献   

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