复杂环境下仿人机器人有效支撑区域的感知

当主流的仿人机器人都采ZMP(zero moment point)理论作为稳定行走的判据.实时ZMP点落在支撑足与地面接触形成的多边形支撑区域内是仿人机器人实现稳定步行的必要条件.因此实现仿人机器人在复杂现实环境中稳定行走,必须要求机器人足部感知系统提供足够丰富的地面环境信息,从而可以准确获取支撑区域的形状以实现基于实时ZMP点的稳定控制.文中将柔性阵列力传感器应用于仿人机器人足部感知系统,提出了获取仿人机器人支撑区域形状的方法,而且通过实验验证了其可行性.     

结合快速步进法的Level Set人体足部图像分割

针对Level set算法运算速度较慢和易产生边缘泄露的不足,引入了结合快速步进的Level Set算法,提出了一套完整的分割人体足部骨骼图像技术路线.修正了原始"光切片"图像噪声多的不足,通过预处理去除噪声,增强边缘;设定分割初始点和运算参数,运行改进的Level set算法提取骨骼区域;运行形态学开操作进行边缘断裂和毛刺修复.实验结果表明,该处理流程具有较好的准确度和鲁棒性,与经典Level Set算法相比,改进的算法能提高19%～36%的运行速度.     

基于VTK 的足部骨骼三维可视化研究

基于CT图像序列利用VTK(Visualization Toolkit,可视化工具箱)实现了人体足部骨骼的三维表面重建。采用最大熵阈值算法进行足部骨骼图像分割,将该阈值作为骨骼等值面抽取值;在VC++中利用VTK编程实现了基于移动立方体法的足部骨骼表面重建,并对所得三维表面进行了优化;将所得结果存为三维模型常用的STL文件格式。实验结果表明,此方法获得了理想的可视化效果,可在足部疾病诊断和治疗、手术仿真等方面发挥重要作用。     

仿生人体足部行走特性的两足机器人足部设计

人体足部的触地模式和结构柔性是人体行走平稳的重要特征和保障。研究论述在双足行走机器人足部设计中仿生人体足部特征对提高其行走平稳性的作用机制,并提出一种基于直线驱动、具有空间三并联五杆柔性机构的机器人仿生足部。参照人体足部行走实验的位移和形变数值,进行了仿生机器人足部的强度设计和柔性设计。通过有限元分析,对仿生足部在全足支撑相位的柔性、强度和触地受力情况进行了验证。     

基于双次K-means聚类分析的青年女性足型分类北大核心CSCD

针对足型分类标准不全面导致的青年女性足类产品与实际足型常常不相符的问题,为合理地对青年女性足型进行分类,文章借助手持式三维扫描仪获取了浙江地区100名18~25岁青年女性的有效足部图像,使用NX Imageware 13软件采集48项足部参数。通过相关分析和回归分析探究足部各参数间关系,利用主成分分析和特征选择提取影响足部尺寸和形态的特征因子与特征指标,采用双次K-means聚类划分青年女性足型,并对比国标号型。结果表明:影响足部尺寸的主成分因子有足长因子、足宽因子和足厚因子,影响足部形态的特征指标为足长、足宽和足弓高度;浙江青年女性足型可分为9类。该研究考虑了跖趾围长的多维度重叠对足型分类的影响,可为鞋楦设计和足部数字化建模等提供参考。     

药物合并紫外线局部照射治疗糖尿病足部烫伤疗效观察

48例糖尿病病人均符合1985年WHO确定的糖尿病诊断标准,有明确烫伤史。符合全国第3次周围血管病会议所确定的诊断标准及Wagner分级标准。0级：皮肤无开放性病灶;1级：肢端皮肤有开放性病灶;2级：感染病灶已侵犯深部肌肉组织;3级：肌腱韧带组织破坏;4级：骨质缺损,部分趾、足坏疽：5级：足的大部或全部坏疽。所有病例均为1-4级。48例中男28例,女20例,平均年龄63岁,平均糖尿病史10年,入院时的平均空腹血糖12．6mmol/l,其中干性坏疽4例．湿性坏疽4例,混合性坏疽12例,坏疽部位分别为足底部和指趾。以上48例病人随机分为一般治疗组和紫外线治疗组两组,每组24人。     

姿态传感器在仿人机器人足部感知系统中的应用

仿人机器人要实现在复杂环境下稳定行走,仅仅依靠地面反力信息是远不能满足应用要求的,此时足部姿态信息显得更为重要。为实现仿人机器人的稳定行走,自主开发了基于姿态传感器的足部感知系统,利用姿态传感器(ADIS16355)与TMS320F2811实现对姿态信息的实时高速采集与处理。实验证明姿态传感器在仿人机器人足部感知系统中的可行性。     

人体足部传热数值模拟及加热实验

针对极低温条件下的人体足部防寒保暖问题,建立了基于经典Pennes生物传热方程的足部传热学模型,得到其一维解析解,并采用Huent软件对足部的传热学过程进行三维数值模拟,得到常温(291 K)及极低温(233 K)情况、足底有无加热源条件下的4组计算结果.同时设计加热实验对数值模拟结果进行验证,引入红外成像技术及热电偶测温方法对实验过程及结果加以观测和记录,并对实验中所采用的锂电池供电性能进行测试.研究结果可为今后研制相关高性能可加热产品提供参考.     

基于三维足部测量的数字化制鞋研究

基于三维足部测量,从人体足部生理表征出发,研究不同人体足部数据的特征.利用非接触式光学三维扫描仪对400名14～17岁青少年足部进行三维扫描,用Scan worX软件结合接触式手工测量方法,提取足部个性化特征数据、人体在站立状态下的足部表征数据和相关年龄阶段足部的特征数据,构建了脚型数据库,为制鞋企业足部测量提供更简单方便的方法.     

大学生足弓高度对足部运动特性的影响分析

为了掌握足弓高度对足部运动特性的影响,以大学生为研究对象,对高足弓和正常足弓高度的足部运动特性进行了深入探究。本文选用的研究方法为Footscan压力板测试法,选择了高足弓和正常足弓各41名受试者,并将其在压力板上行走时产生的足底压力参数进行了记录。通过研究足底压力参数可以计算出相应的足弓系数、脚掌长度、脚掌宽度,以及支撑时长等一系列数据。通过研究数据可知,以足弓高度来看,女性双足无明显差异,男性双足具有不对称性。高足弓与正常足弓相比,在足部运动特性上也存在很大差异,在前脚掌触地时,高足弓需要的时间百分比更大,而在全部脚掌触地时,所需要的时间百分比则有所减少。