一种智能膝关节假肢及其控制算法研究

作     者：张意彬 吕杰 喻洪流 Zhang Yibin;Lv Jie;Yu Hongliu

作者机构：上海理工大学健康科学与工程学院 上海健康医学院医疗器械学院 上海健康医学院康复学院 

出 版 物：《现代仪器与医疗》 (Modern Instruments & Medical Treatment)

年 卷 期：2022年第28卷第6期

页      面：19-27页

学科分类：12[管理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 10[医学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61473193) 

主　　题：微粒群优化 BP神经网络 智能 膝关节假肢 比例微分控制 

摘      要：为了使下肢假肢的功能更趋近于人体下肢，提出了一种智能膝关节假肢的设计方法及其相应的控制算法。首先，根据人体膝关节的结构特点，设计仿生膝关节的机械组件。并在此基础上，为其添加分体式的膝关节阻尼控制模块。然后，为阻尼控制模块添加控制算法[传统PD控制算法、微粒群(PSO)优化的BP神经网络PD控制算法]。最后通过步态测试对比两种不同算法的实际控制效果。最终的实验结果表明：在行走的摆动相，PSO-BP-PD控制相较于传统PD控制，膝关节摆动角度的控制准确度提升5.1°,稳定度下降0.7°。