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面向下肢假肢步态控制的髋膝时滞协同映射模型挖掘: 关节轨迹规划是实现下肢健-假肢步态协同性的关键环节。为提升健-假肢协同性能和复杂任务适应性,研究者们开始关注依据假肢穿戴者健肢运动直接生成假肢膝关节参考轨迹的步态规划策略。考虑到下肢关节间的协同关系还不明晰,本文采用了实...; 吕阳徐鉴张晓旭

数据驱动建模的地面切向作用力估计: 2025年; 目的建立从下肢运动学数据估算切向地面反作用力(GRF_t)的数据驱动模型,并从输入数量与估计精度的角度出发选择最合适的输入,以实现在户外步态实验中测量GRF_t。方法利用10名受试者在5个不同坡度(-10°、-5°、0°、5°、10°)下的步态数据,训练反向传播神经网络(backpropagation neural network, BPNN)和多项式稀疏回归(polynomial sparse identification, PSI)模型两种数据驱动模型,用以估算GRF_t。评估8种运动学数据组合与法向地面作用力(GRF_n)作为模型输入的性能结果,以确定最佳的模型和模型输入。结果在相同输入维度下,髋-膝关节角度组合比膝-踝关节角度组合更能准确地估算GRF_t。具体而言,基于前者组合的BPNN和PSI模型预测GRF_t的误差分别为1.61%BW(体重)和1.84%BW,而基于后者组合的模型误差分别为2.82%BW和3.15%BW。将GRF_n与所有关节角度作为输入,模型的预测误差仅为1.46%BW。结论 GRF_n与髋-膝关节角度的组合在计算复杂度和估计精度之间实现了最佳平衡。研究结果有助于实现在室外步态测试中准确估算GRF_t。; 吕阳陆畅张晓旭陈文明徐鉴; 关键词：反向传播神经网络

四连杆膝关节假肢的动力学建模与分析被引量：11: 2020年; 相比于单轴式膝关节,四连杆膝关节具有更好的仿生特性和运动安全性,因而在下肢假肢研究中得到广泛关注.本研究以一款四连杆膝关节被动假肢为研究对象,主要关注足-地交互作用力以及膝关节单边接触力等强非线性因素对下肢假肢步态的影响.为此,采用Kelvin-Voigt模型和库伦模型描述足-地接触力和摩擦力,并采用Kelvin-Voigt模型描述膝关节单边接触力,从而基于第一类拉格朗日方程建立假肢动力学模型.本研究以步态实验测得的髋关节运动数据为模型的驱动信号,针对假肢的步态特征进行了数值分析.计算结果显示,当膝关节液压阻尼器的刚度较小时,强非线性作用力会使假肢产生显著的亚谐波响应,进而导致步态周期失谐.进一步研究发现,提胯行为能够避免步态周期失谐,这也为残疾人行走时的提胯等代偿行为提供了一种新的力学解释.为了评价假肢步态与健康人实测步态的一致性,本研究进一步定义了步态相关系数并分析了膝关节液压阻尼器刚度、阻尼参数对相关系数的影响.结果表明,通过合理的刚度、阻尼参数设计,两者步态的相关系数可达到0.9以上,这为四连杆膝关节被动假肢进一步优化提供了理论支撑.; 吕阳方虹斌徐鉴徐鉴王启宁王启宁

具有时滞反馈Stuart——Landau系统非共振双Hopf分岔: 在Stuart--Landau系统中,通过系统每个变量到自身的时滞反馈,建立Stuart--Landau时滞模型,研究时滞和反馈增益对该系统联合作用的影响规律。利用Hopf分岔定理得到系统出现1:2双Hopf分岔的充分必...; 裴利军徐鉴; 关键词：非线性动力学; 文献传递

时滞van der Pol-Duffing系统非共振双Hopf分岔分类及其分岔解计算: 本文研究线性时滞反馈导致van der Pol-Duffing系统非共振双Hopf分岔分类、分岔解计算以及混沌运动。通过对线性化系统的分析,得到系统出现非共振双Hopf分岔以参数时滞和反馈增益表示的充分必要条件,在1:2...; 张研研徐鉴; 关键词：时滞微分方程规范型分岔; 文献传递

不同步态模式下的肌肉协同与大腿截肢者肌肉代偿机制分析: 2025年; 目的探讨健康人和膝上截肢患肢者健侧下肢与残肢在不同步态时肌肉协同的差异,为假肢的肌电控制提供依据。方法采集7位健康人和3位下肢截肢患者在平地行走、上下坡和上下楼梯时7块肌肉(4块大腿肌肉、3块小腿肌肉)的表面肌电信号,通过级联非负矩阵分解(concatenated non-negative matrix factorization,CNMF)提取肌肉协同权重W和时间激活系数H,利用决定系数R2对比W,基于统计参数映射(statistical parametric mapping,SPM)对比H,并选取激活峰值和激活积分进行层次聚类。结果W对比结果显示,健康组和截肢组健肢存在1组相似的协同模式,而残肢侧的协同变异性更高。H比较表明,所有截肢者在整个步态周期上显示出统计学显著差异。时域特征的聚类表明,截肢被试在上坡时健肢侧肌肉需要更大的激活积分和激活峰值。结论本研究深入探讨了下肢截肢者在不同步态的神经肌肉代偿策略,有助于对其步态康复提供理论指导,并助力于开发肌电信号控制的假肢。; 周润吕阳张晓旭陈文明徐鉴; 关键词：表面肌电非负矩阵分解

时滞位移反馈引起系统周期和混沌振动: 对于一个单自由度非线性系统引入时滞反馈,使系统成为一个闭环时滞反馈控制系统,研究时滞作为控制量或分岔参数对非线性系统的动力学行为的影响,发现这种影响是本质的,时滞量可以使系统出现Hopf分岔,产生周期振动,与无时滞系统不...; 徐鉴; 关键词：时滞微分方程分岔混沌; 文献传递

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徐鉴