主动式膝踝假肢人机协同控制研究的开题报告.docx

主动式膝踝假肢人机协同控制研究的开题报告
开题报告
题目：主动式膝踝假肢人机协同控制研究
一、研究背景
随着社会的发展，假肢技术不断创新与发展。传统的假肢技术往往需要用户付出大量的体力才能控制假肢，而且缺乏对行走环境的适应性，导致行走困难。近年来，主动式假肢技术的出现，使得假肢用户能更加方便地行走，提高了他们的生活质量。主动式假肢利用传感器和电机来控制假肢的运动，使假肢具备机械臂的功能，极大地帮助了残疾人。
由于膝关节和踝关节在行走中承受的压力较大，因此如何实现主动式控制是目前假肢技术发展中面临的一个重要问题。为此，本研究将利用人机协同控制的方法实现膝踝关节的控制，以提高假肢的行走质量。
二、研究目的
本研究旨在开发一种主动式膝踝假肢人机协同控制方法，以实现假肢用户行走时的自主控制和对环境的适应性，提高其生活质量。
三、研究内容
1.膝踝关节控制系统的设计：根据假肢用户的行走需求，设计膝踝关节的控制系统，包括传感器、电机、控制器等组成部分。
2.人机协同控制策略的研究：设计基于人机协同控制的行走策略，通过传感器采集假肢用户的步态信息，并根据此信息对假肢关节的运动进行控制，从而实现假肢用户的自主行走。
3.机械学习算法的应用：利用机器学习算法对假肢用户的步态信息进行分析和处理，提高假肢关节运动的精度和准确性。
4.仿真分析：进行仿真分析，模拟不同场景下的假肢用户行走，验证所设计的控制系统的可行性，检验其对环境的适应性。
四、研究方法
1.文献综述：对主动式假肢和人机协同控制方法进行综述，了解目前研究现状和存在的问题。
2.系统设计：根据假肢用户的需求，设计主动式膝踝假肢控制系统，并采用Solidworks和MATLAB等软件进行建模、仿真和优化设计。
3.系统实现：对设计的主动式膝踝假肢控制系统进行实现和调试，验证其可行性。
4.仿真分析：采用ADAMS和Simulink等软件对控制系统进行仿真，模拟不同场景下的行走情况，验证其对环境的适应性。
五、研究意义与创新
本研究将利用人机协同控制方法实现主动式膝踝假肢的控制，具有以下意义：
1.提高假肢用户生活质量：实现主动式控制能使假肢用户在行走时更加方便自如，提高生活质量。
2.促进假肢技术发展：探索人机协同控制的应用，为假肢技术发展提供新的研究思路和方法。
3.实现假肢用户对环境的适应性：利用人机协同控制策略可以实现假肢用户对环境的适应性，从而提高行走的稳定性和安全性。
六、研究计划
1.第一阶段：2022年10月至2023年6月
文献综述和主动式膝踝假肢控制系统设计。
2.第二阶段：2023年7月至2024年3月
系统实现和仿真分析。
3.第三阶段：2024年4月至2024年9月
数据分析和实验总结，论文撰写及答辩准备。
七、预期成果
1.设计一种基于人机协同控制的主动式膝踝假肢控制系统。
2.验证所设计的控制系统对不同环境下假肢用户行走的适应性。
3.完成论文撰写并获得相关学位。