c语言追踪机械腿位置,基于传感器的下肢可穿戴机械腿软件系统设计与实现

摘要：

下肢外骨骼机械腿是机械腿技术在医学领域的延伸,以帮助下肢瘫痪病人进行康复训练为宗旨,以设计出使下肢瘫痪病人能够独立自主生活的高科技设备为实现目标.它的出现使下肢瘫痪病人的康复过程朝着科学化,程序化和简单化的方向发展,为轻度瘫痪的病人带来了康复的可能.如果只有各种硬件组件组成的外骨骼机械腿,缺少相应软件系统的辅助,将难以发挥硬件设备的功能,因此,软件系统的开发是外骨骼机械腿的重要组成部分.本文在Linux操作系统下,使用C语言开发,设计和实现了一套具备基础功能,以有限状态机为原型的外骨骼机械腿软件系统.本文首先分析了下肢外骨骼机械腿的发展历史,国内外研究现状,并对机械腿的步态实现技术进行了分析,为下文整个软件系统的设计和实现做了铺垫.其次,本文介绍了一套充分拟合人体结构的外骨骼机械腿的机械结构,并在该硬件设备上搭建了系统实现所需的包含压力传感器,倾角传感器以及光电传感器的传感器网络并设计了用户人机交互的无线手表.接着,为了使该套可穿戴设备的执行动作更符合人体的真实步态,本文采用了预定步态的控制方法,在正常人穿戴外骨骼机械腿设备并使用拐杖辅助行走的前提下,通过采集站立,行走以及坐下等各动作的输出曲线,再反过来在软件中进行曲线的还原,从而尽可能地实现拟人化的设计,以确保外骨骼机械腿的设计更合理,达到增强用户舒适体验的效果.此外,根据实际测试出现的"抬脚触地"问题,本文提出一种几何计算的解决方案,与前述的步态曲线相结合,从而完成下肢外骨骼机械腿的站立,行走和坐下等动作.最后,本文进行了实际的正常人穿戴测试,实际测试结果表明,电机各个动作的曲线相较现有步态曲线更加光滑.此外,还邀请了康复医院的截瘫患者进行穿戴测试,验证了整个软件系统的可行性.

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