基于視頻采集系統(tǒng)的肢體運動模型
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通過擬合的曲線求得的相關函數(shù)關系如下：
4 模型的仿真與結果驗證
仿真與結果檢驗，是實現(xiàn)模型的一個關鍵步驟，也是實現(xiàn)假肢設計的一個重要環(huán)節(jié)。仿真目的是模擬一個角度不斷變化的大腿，通過檢測大腿的角度來利用已建立的函數(shù)模型，控制小腿擺動。在該控制過程中，由于膝關節(jié)的位置在走動時會不斷運動，會導致坐標系的變換，為更好地實現(xiàn)和準確地表示變換后的坐標系，將大小腿的長度引入到坐標的變換中，即根據(jù)大小腿長度來計算小腿將要調整的角度和踝關節(jié)所在的坐標，坐標變換的方程組如下
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/165987.htm
式中，θ為大腿與豎直方向的夾角；α為模型控制計算出的小腿與豎直方向的夾角；A為大腿長度；B為小腿長度；(X，Y)為以大腿末端作為坐標原點的標系中的位置。
通過踝關節(jié)坐標變換建立的模型在仿真中可以觀察到大腿的運動狀態(tài)對小腿的姿態(tài)進行控制。為驗證模型的正確性，采用單片機控制步進電機運動的方式在機器人關節(jié)上設計一個模仿大腿擺動過程的程序模擬大腿擺動，通過固定在機器人大腿上的傾角傳感器來檢測模擬大腿的角度變化，通過STC89C52單片機根據(jù)已建立的大小腿運動函數(shù)關系控制安裝在機器人膝關節(jié)上的舵機，驅動小腿擺動。觀察結果表明，在一定精度范圍內模擬小腿的運動姿態(tài)，符合人腿的運動模式，說明通過人腿模型采集系統(tǒng)建立的運動模型是可行的，該肢體模型函數(shù)能夠應用于假肢的設計中。
5 結束語
基于視頻采集系統(tǒng)的肢體建模實現(xiàn)了—種精準度高，誤差較小的建立肢體運動模型的方法，為研究肢體運動提供了方向，也為實現(xiàn)低成本假肢的設計打下基礎。
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