【摘 要】
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下肢假肢在一定程度能够帮助下肢截肢者恢复其工作和生活中的自理能力,现阶段对于多关节假肢系统的研究较少。本文以膝-踝-趾主动型假肢为研究对象,研究平地行走不同阶段步态规律,分别建立对应的动力学模型,基于此模型确定各关节间耦合关系,研究解耦方法,设计膝-踝-趾假肢解耦器。基于自适应迭代学习算法,设计假肢控制器,验证本文设计的解耦器的控制效果。本文主要研究内容如下:（1）基于VICON的步态信息的采集与
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（NO:61803143,NO:61903121）； 河北省高等学校科学技术研究项目青年基金项目（NO:QN2020252）；
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下肢假肢在一定程度能够帮助下肢截肢者恢复其工作和生活中的自理能力,现阶段对于多关节假肢系统的研究较少。本文以膝-踝-趾主动型假肢为研究对象,研究平地行走不同阶段步态规律,分别建立对应的动力学模型,基于此模型确定各关节间耦合关系,研究解耦方法,设计膝-踝-趾假肢解耦器。基于自适应迭代学习算法,设计假肢控制器,验证本文设计的解耦器的控制效果。本文主要研究内容如下:（1）基于VICON的步态信息的采集与分析,将下肢假肢的步态划分为摆动期、支撑前中期和支撑末期三个阶段。利用拉格朗日方程对摆动期的髋-膝关节、支撑前中期的膝-踝关节和支撑末期的膝-踝-趾关节分别进行动力学分析。（2）根据假肢系统的动力学模型,将假肢分为两自由度假肢系统与三自由度假肢系统。基于状态反馈法搭建了两自由度假肢系统的积分型解耦器,基于控制法则分解法搭建了三自由度假肢系统解耦器,对假肢进行解耦,从而简化了动力学模型,提高系统的控制精度。（3）基于自适应迭代学习算法,设计假肢系统的控制器,对解耦前后的假肢关节进行轨迹跟踪,仿真验证了解耦器的有效性。（4）搭建具有膝-踝-趾三个关节的假肢机械模型,并将其作为解耦系统的被控对象;将基于直接转矩控制的直流电机作为解耦系统的驱动装置,搭建仿真平台,验证了本文解耦方法的有效性。
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