机器人化动力大腿假肢的能量回收设计与神经控制方法

下肢残疾在肢体残疾中占有很大比例，大腿动力假肢为肢体残疾患者的生活提供了更多的便利；然而，当前大腿动力假肢在行走功耗和控制方式上还不能满足使用者的需求。本项目申请结合机器人技术及其发展趋势，提出对大腿动力假肢的行走能量回收和神经控制进行研究：通过分析行走过程中机械能损耗的主要因素，将其以弹簧势能和电能的形式回收存储，然后对所存储能量的释放时机和释放方式进行优化控制；通过分析典型步态的表面肌电信号在相位尺度上的变化规律，同时融合动力假肢的感觉回馈信息，设计基于神经信息的运动意图识别算法和运动反射控制器，从而实现对动力假肢高效自然的直觉控制。本项研究将为动力假肢创建新的设计理论和方法，研究成果可揭示人类行走低功耗的内在机理，同时也为广大截肢患者设计出更为持久耐用和使用便利的机器人化动力大腿假肢。

下肢残疾在肢体残疾中占有很大比例,大腿动力假肢为肢体残疾患者的生活提供了更多的便利;然而,当前大腿动力假肢在行走功耗和控制方式上还不能满足使用者的需求。本项目结合机器人技术及其发展趋势,对机器人化大腿动力假肢的能量回收设计和行走平衡控制进行了研究:通过分析人体行走过程中机械能损耗的主要因素,优化设计了能量回收机构高效存储关节所做的负功,然后对所存储能量的释放时机和补能方式进行了优化分析;通过分析人体典型步态的变化规律,融合动力假肢的感觉回馈信息,设计了具有扰动抵抗能力双足步态生成与平衡控制器,从而实现对机器人化动力假肢高效稳定控制。本项研究为大腿假肢创建了新的设计理论和方法,研究结果也有助于揭示人类行走低功耗的内在机理,同时也有助于为截肢者建造更为持久耐用和使用便利的机器人化动力大腿假肢。