基于惯性测量单元的行走运动意图识别开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

人体外骨骼作为辅助人类运动的一种工具,将人类的运动形式与机械的强大动力合而为一,是一种人机交互智能机械装置。如果人类的思维及动作能够很好控制机械的运动,那么外骨骼能够协助人类完成一些难度较大或者无法完成的任务,甚至能够帮助身体残疾者恢复正常生活。外骨骼机器人包含着多种学科知识,例如动力学,机械结构,信息处理,控制理论,模式识别等等,其发展前景十分广阔。

其中,人体下肢外骨骼在各个领域中都有其应用价值,基于对象的不同,外骨骼机器人主要分为三大类,第一类是助力型外骨骼机器人,主要面向健康人群,1890 年,俄罗斯的Yagn申请了世界第一个辅助行走装置(Assisted-walkingDevice)的专利,该外骨骼装置就是用于增强健康人的跑跳能力,虽未能成功应用,但启发了对增强人体运动能力的动力机械装置的研究。如今此类机器人在军事方面运用比较广泛,能够在帮助士兵减少运动能量消耗的同时提高士兵作战能力,例如洛克希德·马丁公司研制出的 HULC 型外骨骼机器人;

第二类是步态训练康复型外骨骼机器人,主要面向下肢运动能力受损患者,能够使患者通过训练以达到逐渐恢复下肢运动的能力。1935年,美国的Wind-up 装置将动力型外骨骼应用于康复领域,用于辅助下肢伤残者行走,并获得专利。21 世纪以来,外骨骼机器人在医疗康复领域的应用研究取得了巨大成果。医用康复设备不再是结构简单、运动模式单一、智能化低的康复器械,而逐渐由结构精密稳定、人机交互程度高的康复机器人所取代;

第三类是下肢运动辅助型外骨骼机器人,主要面向丧失下肢运动能力的残疾人,以帮助他们能够像正常人那样站立以及行走。

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