基于視頻采集系統(tǒng)的肢體運(yùn)動(dòng)模型
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通過擬合的曲線求得的相關(guān)函數(shù)關(guān)系如下：
4 模型的仿真與結(jié)果驗(yàn)證
仿真與結(jié)果檢驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)模型的一個(gè)關(guān)鍵步驟，也是實(shí)現(xiàn)假肢設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。仿真目的是模擬一個(gè)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(dòng)。在該控制過程中，由于膝關(guān)節(jié)的位置在走動(dòng)時(shí)會(huì)不斷運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致坐標(biāo)系的變換，為更好地實(shí)現(xiàn)和準(zhǔn)確地表示變換后的坐標(biāo)系，將大小腿的長度引入到坐標(biāo)的變換中，即根據(jù)大小腿長度來計(jì)算小腿將要調(diào)整的角度和踝關(guān)節(jié)所在的坐標(biāo)，坐標(biāo)變換的方程組如下
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/165987.htm
式中，θ為大腿與豎直方向的夾角；α為模型控制計(jì)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(biāo)原點(diǎn)的標(biāo)系中的位置。
通過踝關(guān)節(jié)坐標(biāo)變換建立的模型在仿真中可以觀察到大腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對小腿的姿態(tài)進(jìn)行控制。為驗(yàn)證模型的正確性，采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的方式在機(jī)器人關(guān)節(jié)上設(shè)計(jì)一個(gè)模仿大腿擺動(dòng)過程的程序模擬大腿擺動(dòng)，通過固定在機(jī)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(jī)根據(jù)已建立的大小腿運(yùn)動(dòng)函數(shù)關(guān)系控制安裝在機(jī)器人膝關(guān)節(jié)上的舵機(jī)，驅(qū)動(dòng)小腿擺動(dòng)。觀察結(jié)果表明，在一定精度范圍內(nèi)模擬小腿的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，符合人腿的運(yùn)動(dòng)模式，說明通過人腿模型采集系統(tǒng)建立的運(yùn)動(dòng)模型是可行的，該肢體模型函數(shù)能夠應(yīng)用于假肢的設(shè)計(jì)中。
5 結(jié)束語
基于視頻采集系統(tǒng)的肢體建模實(shí)現(xiàn)了—種精準(zhǔn)度高，誤差較小的建立肢體運(yùn)動(dòng)模型的方法，為研究肢體運(yùn)動(dòng)提供了方向，也為實(shí)現(xiàn)低成本假肢的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
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