發(fā)布時(shí)間：2020-07-29 08:49

【摘要】：假肢在殘疾人的生活中起著至關(guān)重要的作用,大多數(shù)截肢患者通過佩戴假肢來解決行動障礙。智能下肢假肢不僅能夠代替截肢患者失去肢體的部分功能,還能幫助患者恢復(fù)一定的生活自理能力和工作能力。人體運(yùn)動意圖識別在智能下肢假肢研究中尤其重要,準(zhǔn)確、及時(shí)地識別出殘疾人的運(yùn)動意圖能夠幫助患者實(shí)現(xiàn)自然、流暢、穩(wěn)定的行走。目前,國內(nèi)外關(guān)于智能下肢假肢的運(yùn)動意圖識別研究正在如火如荼的進(jìn)行�，F(xiàn)有的研究通常根據(jù)嵌入在假肢上的傳感器所收集的信號和殘肢上的人體生物信號,由先驗(yàn)知識選擇合適的特征,通過模式識別的方法實(shí)現(xiàn)行為意圖識別。但是,傳統(tǒng)方法大多應(yīng)用多種類型的傳感器來采集數(shù)據(jù),這會額外地引入多源數(shù)據(jù)融合和異質(zhì)數(shù)據(jù)干擾等問題;其次,傳統(tǒng)研究往往根據(jù)患側(cè)在運(yùn)動模式轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生的動作捕捉數(shù)據(jù)判斷患者的運(yùn)動意圖,這可能使得意圖識別過程存在滯后性�；�于此,本文提出了兩類基于慣性動捕數(shù)據(jù)的智能下肢假肢運(yùn)動意圖實(shí)時(shí)識別方法。其一,為了解決意圖識別的滯后性問題,本文在第二章中首先對智能下肢假肢的運(yùn)動模式,尤其是運(yùn)動轉(zhuǎn)換模式,進(jìn)行了重定義。然后,在患側(cè)的運(yùn)動模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換之前,僅采用綁定在健側(cè)的慣性傳感器于擺動相前期所產(chǎn)生的時(shí)序數(shù)據(jù)作為樣本,選擇均值、方差等特征統(tǒng)計(jì)量和支持向量機(jī)分類器對其進(jìn)行特征提取與特征分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠準(zhǔn)確地預(yù)測13類下肢截肢患者的運(yùn)動意圖。其二,傳統(tǒng)方法與第二章所提出的方法均采用手工提取特征的方法,這從一定程度上依賴于人類知識與專家經(jīng)驗(yàn)。由于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠自動地學(xué)習(xí)低層次到高層次的分布式特征,本文在第三章中以此自學(xué)習(xí)特征代替手工特征,提出了一種殘疾人運(yùn)動意圖識別的新方法。具體來說,以數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式,采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立健康腿的運(yùn)動狀態(tài)與殘疾人運(yùn)動意圖之間的映射關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠自動地學(xué)習(xí)意圖識別數(shù)據(jù)特征,并且準(zhǔn)確地預(yù)測下肢截肢患者的運(yùn)動意圖。
【學(xué)位授予單位】：安慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：C81
【圖文】：

背景與研究意義次全國殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)公報(bào)顯示，我國殘疾人總數(shù)超過 8000殘疾人數(shù)接近 2500 萬，占?xì)埣踩丝倲?shù)的 30%左右，下肢截肢者的患者總數(shù)的 70%[1]。疾病、工傷以及交通事故是造成肢體殘疾的主的殘缺嚴(yán)重地影響到截肢患者的正常生活，他們不僅面臨著身體上上也飽受煎熬（圖 1.1）。2018 年 9 月 14 日，中國殘疾人聯(lián)合會第在人民大會堂開幕，會議指出，殘疾人是一個(gè)特殊的困難群體，需、關(guān)注，希望通過社會各界的努力，能夠讓更多的人了解殘疾人殘疾人更快、更好的融入社會。因此，關(guān)于殘疾人康復(fù)設(shè)備的研究疾人事業(yè)產(chǎn)生重要的推動作用，同時(shí)也將為千千萬萬殘疾人及其家望。

能地幫助患者恢復(fù)已失去的站立和行走等功能，相比于上肢假肢因而顯要。下肢假肢按照控制方式可分為氣壓控制假肢、液壓控制假肢以及計(jì)假肢。計(jì)算機(jī)控制假肢又稱為智能假肢，相比于壓力控制假肢，智能假有較好的仿真造型，而且能夠根據(jù)不同的地形自動地調(diào)節(jié)相應(yīng)模式，使者在行走過程中更加接近正常人。智能下肢假肢包括動力和非動力兩種類型（圖 1.2），非動力型假肢雖然患者恢復(fù)一定的行走能力，但由于假肢的關(guān)節(jié)是非動力的，對于截肢患穿戴此類假肢可能會影響其行走的平衡性和穩(wěn)定性，并且會消耗大量的[3,4]。而動力型下肢假肢可以根據(jù)患者行走過程中的關(guān)節(jié)角度以及速度地調(diào)整其參數(shù)，使得患者在行走過程中更加自然、穩(wěn)定。因此，關(guān)于智肢假肢的研究已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。

術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有的傳感器已經(jīng)足夠靈巧輕便，實(shí)時(shí)通訊技術(shù)和也已經(jīng)成熟，這也為相應(yīng)的算法提供了硬件技術(shù)支持。本文旨在發(fā)者的運(yùn)動規(guī)律，并以此設(shè)計(jì)相應(yīng)的模式識別算法，使得計(jì)算機(jī)能夠捕捉系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)高效地識別患者的運(yùn)動意圖，從而更好地力假肢及其控制策略的設(shè)計(jì)（圖 1.3）。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 佟麗娜;侯增廣;彭亮;王衛(wèi)群;陳翼雄;譚民;;基于多路sEMG時(shí)序分析的人體運(yùn)動模式識別方法[J];自動化學(xué)報(bào);2014年05期

本文編號：2773729