膝上假肢的运动力学信息获取与多运动模式控制方法研究

膝上下肢假肢控制的智能化，使假肢具备在行走、跑步、上下阶梯等多种运动模式下的协调控制能力，能明显改善假肢运动步态，对提高残疾人的生活质量意义重大。本项目以单腿截肢的残疾人为对象，从仿生感知和智能控制的角度，综合以表面肌电信号感知生物力学信息、以微型加速度传感器感知肢体姿态和运动速度、以薄膜式力传感器感知足底压力三种方式，研究建立下肢假肢的运动力学信息获取系统。融合所感知的信息确定肢体姿态、关节速度、地面接触状态等运动参数，提取和选择有效特征，采用基于规则的专家系统和隐马尔科夫模型的分层方式解决运动模式识别问题。研究多层多模型的自适应控制策略，在运动生物力学分析基础上，建立具有在线参数调整能力的膝关节运动控制模型，利用这些模型对膝关节的阻尼力矩和运动进行规划，最终通过阻尼力矩伺服控制层完成假肢运动，实现多运动模式下的下肢假肢的协调控制。