关节角度

摘要： 背景:太极拳练习出现膝关节疼痛者不在少数,而目前关于太极拳练习伴膝关节疼痛者行拳特征的生物力学研究较少。目的:运用三维运动分析系统比较太极拳练习伴膝关节疼痛者与健康练习者在太极拳习练时下肢生物力学的差异。方法:选择太极拳练习伴膝关节疼痛者6例为试验组,健康练习者6例为对照组。采用三维运动分析系统,记录两组受试者进行“搂膝拗步”时的运动学和动力学,比较在地面反作用力特征时刻下的动作特征。地面反作用力特征时刻包括左、右搂膝拗步推进期波峰时刻(T1、T5),右搂膝拗步后坐转向期波谷时刻(T2),右搂膝拗步单足支撑期第一、第二波峰时刻(T3、T4)。结果与结论:①运动学参数:两组的步长、步宽和质心高度的差异无显著性意义(P>0.05);与对照组相比,试验组在T1和T5时,后支撑腿髋外展角度更大(P<0.05);T2、T3的左膝关节及T5的右膝关节内收(P<0.05);在T2和T4的右膝关节外展角度更小(P<0.05);②动力学参数:与对照组相比,试验组在T3、T4和T5的垂直轴地面反作用力更小(P<0.05);在T1和T5的前支撑腿髋后伸力矩更小(P<0.05);在T5的前支撑腿伴更小的髋外旋力矩(P<0.05);在T1时左膝关节的总支撑力矩贡献度更大(P<0.01);③结果表明,相对于健康练习者,练习时伴膝关节疼痛者减少了对地面的作用力;两组训练者运动学动力学的不同主要集中在髋关节和膝关节,伴膝关节疼痛练习者的膝关节呈较大的内收,且弓步推进期的前支撑腿表现出髋关节伸展旋转不足、膝关节总支撑力矩贡献度更大;伴膝关节疼痛的训练者进行太极拳再训练时,需考虑从练习者髋关节和膝关节的运动模式进行调整。

摘要： 为提高机器人关节的运动灵活性,使其具有更快、更稳的步行能力,设计基于大数据聚类的机器人步态控制系统;通过传感器设备为主处理器元件、舵机控制板提供足量的传输电信号,完成机器人步态控制系统硬件设计;定义关键的关节节点,通过建立适应度函数的方式,实现基于大数据聚类的步态节点安排;分别从支撑腿运动规划、摆动腿运动规划两方面着手,收集大量的步态运动信息,再联合已知函数条件,对机器人关节角度进行求解,完成机器人行进步态的规划与处理,实现基于大数据聚类机器人步态控制系统的应用;实验将所得关节弯曲次数、角度值与理想数值对比可知,所设计系统位姿标定情况下关节弯曲次数值大、角度值小,机器人关节的运动灵活性水平高,具有相对稳定的步行运动能力。

摘要： 常规方法将伺服电机的驱动力矩直接作用于机械臂关节,关节角速度受扰动力负面影响,使得跟踪轨迹调节时间较长、稳态跟踪误差较大。提出生产线机械制造设备机械臂自动化控制方法。建立机械臂运动学模型,将关节角度作为改变机械臂位置姿态的参量,分析关节角度时间变化规律,得到机械臂位置姿态集合,规划机械臂运动轨迹,利用运动控制处理器,控制伺服电机输出力矩,通过前馈补偿,增益施加给关节的控制力矩,消除扰动力负面影响,由驱动力矩调节关节角速度,使关节角度达到期望值,令机械臂沿着运动轨迹完成作业。以串联连杆型机械臂为例,模拟生产线机械制造设备作业场景,设置初始关节角度和机械臂期望轨迹,实验结果表明,相比两种常规方法,设计方法关节角度调节时间缩短了0.18s、0.384s,稳态跟踪误差减小了0.407rad、0.849rad,提高了机械臂对期望轨迹的跟踪精度。

摘要： 为判断下肢障碍患者的运动意图,通过外骨骼进行康复训练,分析表面肌电信号与下肢关节运动的关系。提取表面肌电信号的均方根(root mean square,RMS)、绝对值均值(mean absolute value,MAV)、波形长度(waveform length,WL)和方差(variance,VAR)作为特征输入信号,采用极限学习机(extreme learning machine,ELM)建立表面肌电信号与下肢关节角度之间的映射关系;对输出结果进行优化滤波以降低模型的误差,实现对下肢膝关节角度连续变化的预测。与传统的反向传播(back propagation,BP)神经网络、径向基神经网络预测结果进行对比,结果证明:极限学习机在通过表面肌电信号预测下肢关节角度变化中有更高的精度。

摘要： 扁平足(flatfoot,FF)畸形是一种常见足部畸形,指伴有后足外翻、前足外展的三维畸形内侧纵弓下降的足部疾病[1-2].有学者认为,扁平足是一种由于杠杆臂异常导致的疾病,杠杆臂由于前足外展而缩短,杠杆变得更加灵活,进而导致杠杆臂功能障碍[3-5].Harris和Beath根据解剖学标准,将扁平足分为柔韧性平足(Flexible flatfoot,FFF)与僵硬性平足(Rigid flatfoot,RFF)[6],其中柔韧性平足约占2/3.目前,对于柔韧性平足的真实发病率缺乏明确的统计结果,主要原因在于对柔韧性平足的诊断与治疗常取决于临床表现及影像学检查,前者具有较强的主观性,也存在较多的争议,一方面由于年龄变化会影响内侧纵弓高度,导致内侧纵弓的高度缺乏普遍认可的标准,同时由于柔韧性平足是一种杠杆臂功能异常导致的疾病,影像学表现只能体现骨骼间的静态关系,不能提供有关柔韧性或功能的信息,导致存在影像学异常但无临床症状的现象.三维步态分析系统收集的步态参数主要包括时空参数、运动学参数和动力学参数等,常见的时空参数主要包括步频、步幅、步长、步态周期及支撑期百分比,运动学参数包括各个平面、各个关节角度的参数等,动力学参数主要包括地反力、力矩等.本文对步态分析在柔韧性平足诊疗作如下综述.

摘要： 针对表面肌电信号控制假肢手臂大范围关节角度预测精度低的问题,本文提出一种基于肌肉激活度的大范围关节运动角度分层预测。第一层使用误差反向传播网络(BPNN)搭建三分类器,对关节角度进行低、中、高3个级别的初步划分;第二层使用粒子群(PSO)算法对支持向量回归机(SVR)算法自动寻参,并采用3个PSO-SVR模型对不同级别的关节角度进行精确预测。实验结果表明,该种策略下关节角度的预测值与真实值有较高的一致性,角度预测误差不超过7°,有助于提高仿生假肢手臂关节活动的灵活性。

摘要： 提出一种采用人体动作捕捉技术与JACK软件仿真结合的坐姿舒适度评价方法,并利用该方法对坐在座椅前后端的舒适度进行分析与评价。实验选用美国Motion Analysis光学动作捕捉系统,采用EVART软件获取22名受试者分别坐在座椅前后端进行试验动作时各关节的空间点位信,通过MATLAB进行关节角度与关节力矩的计算,结合人机工程理论进行不同坐姿下的舒适度分析;将人体动作实验获取的人体点位信息导入JACK软件,进行实验动作仿真回放,建立人体三维模型求解关节平均强度等相关参数,验证舒适度结果的正确性。通过MATLAB计算与JACK软件运动仿真均得出了坐在座椅后端比坐在座椅前端更满足人体舒适度要求这一结果,研究方法提高了结论的可靠度,为研究坐姿舒适度评价与座椅的优化设计提供了重要参考。

摘要： 正手拉弧圈球技术是乒乓球运动员必须掌握的一项关键技术,也是最具杀伤力的进攻技术之一。本文对正手拉下旋高吊弧圈球技术动作的踝关节、膝关节、髋关节的动作角度和速度进行运动力学分析,为不同水平乒乓球运动员进行分层教学提供实践指导依据。采用Qualisys三维运动分析系统采集专业与非专业运动员正手拉下旋高吊弧圈球技术动作的运动力学数据,对两组人群下肢动作的关节角度、速度进行运动学对比分析。相关数据采用SPSS22.0统计分析软件进行独立样本t检验。结果表明:(1)专业运动员:(1)下肢运动模式按照用力方向和髋—膝—踝对位对线模式的协调发力。(2)身体重心位移从整体上来看呈现出从后下方往前上方的运行轨迹。(2)非专业运动员:(1)下肢运动模式是按照以左脚为支撑的右脚转动发力模式,且缺乏引拍的重心转换。(2)身体重心位移从整体上来看呈现出从下往上的运行轨迹。专业与非专业运动员下肢运动学的比较主要是协调运动模式的差异,在基本动作阶段的掌握无显著差异。

摘要： 针对柔性传感器用于手指关节弯曲角度测量范围有限和线性度不高的问题,制备了一种透明的离子皮肤手指关节弯曲角度传感器.该传感器由具有拉伸率大、保水性高的氯化锂离子凝胶电极和硅橡胶薄膜构成.建立传感器的角度传感理论模型,测试传感器电容信号与手指关节弯曲角度的关系.试验结果表明,该传感器可以测量手指关节全运动范围内的角度,线性度为4.84％.相比其它柔性传感器,该离子皮肤手指关节弯曲角度传感器角度测量范围广、线性度更优.此外,该传感器制备工艺简单,价格低廉,在康复工程和机器人等领域具有很好的应用前景.

摘要： 为解决柔性传感器监测手指关节运动时灵敏度、测量范围及阈值有限的问题,设计并制备了一种多介电层(3层)结构形式的离子皮肤手指关节角度传感器.该传感器由多个硅橡胶薄膜和高保水性的离子凝胶电极构成,当穿戴传感器的手指关节弯曲时,根据应变引起其电容信号的变化,可测得手指关节弯曲角度.构建多介电层结构形式的离子皮肤应变传感理论模型;推导多介电层离子皮肤手指关节角度传感器的角度传感理论模型;测试传感器输出与手指关节角度关系.实验结果表明,传感器角度传感理论模型与测试结果吻合较好;传感器灵敏度为单介电层离子皮肤手指关节角度传感器的3.5倍,测量范围囊括手指关节从展平到完全弯曲状态角度,阈值小于1°,具有灵敏度高、测量范围广和阈值低的特性.离子皮肤多介电层的结构形式及理论模型对康复训练患者及微操纵机械手的精准测量具有较好应用前景.

摘要： 测量受试者在跑台上进行快走、慢跑、上坡走时下肢关节角度,通过定量分析,比较三种运动形式的差异,为健身走跑提供参考,同时也可为运动医学、康复工程、人体工程学、宇航、仿生等领域提供参考.

摘要： 全国举重冠军赛是我国一项重要赛事,是奥运会人才选拔、对优秀运动员进行培养的重要比赛之一.本研究选取2015年全国男子举重冠军赛中69kg前三名选手抓举的视频数据,通过对比引膝提铃阶段运动员完成该阶段动作的时间、杠铃重心垂直方向的位移、膝关节和髋关节的关节角度变化、杠铃重心的位移速度和加速度曲线的变化并且结合其他相关研究的数据,分析目前我国优秀抓举运动员是否具有相似的特征,并分析其区别于传统引膝提铃技术特征的主要原因.

摘要： 本文采用运动学研究方法,对当今世界男子职业网坛双手反拍击球技术掌握最好的运动员德约科维奇的双手反拍击球技术进行深入的定量分析,揭示优秀职业网球选手双手反拍击球技术的技术特点以及运动学特征,旨在为我国专业网球运动员进行科学的训练提供理论依据和技术参数.在后摆引拍阶段，从各关节的角度参数可以看出德约科维奇在向后引拍的过程中动作舒展，身体重心稳定且能够充分的过渡到左腿上，从各关节的速度参数可以得到德约科维奇保持了较高的手腕线速度，为下一步击出更有力量的球做好铺垫；在挥拍击球阶段，在球拍触球时刻，德约科维奇膝关节角度比较大，达到了146.7°、174.3°，左、右肩关节、肘关节的角度分别为69.0°、126.7°、167.6°、159.7°，膝关节角度说明其在击球时身体重心降低的比较少，肩关节、肘关节角度说明击球时臂伸得比较直，有助于增加球拍击球的力量，在这一过程中身体的扭转幅度为54.1°，转体充分；在击球随挥阶段，抬肘比较明显，随挥过程身体扭转的幅度比较大，加大了球拍作用在球上的力，加长了球拍与球的接触时间。

摘要： 目的:探讨提高初学者使用手握测力计测试信度的简便方法.rn 方法:用简便抽样方法选择21人,其中男性10人,年龄(岁):39.0±9.5;女性11人,年龄(岁):30.7±6.3.在仰卧位由两名初学者分别用手握测力计测试左右侧上肢肘关节屈曲45°和90°的屈肘肌力,肘关节伸展-150°和-90°的伸肘肌力,左右侧下肢髋关节屈曲45°和90°的屈髋肌力,膝关节伸展-125°和-90°的伸膝肌力.rn 结果:同一肢体不同关节角度的肌力明显不同(p＜0.0001),这些不同肌力有高度相关性(r＞0.71),说明测试某一关节角度的较弱肌力的变化程度可以反映另一关节角度的较强肌力的变化程度.测试较弱肌力时信度较高.rn 结论:改变测试肢体的关节角度是提高初学者使用手握测力计测试信度的可行方法.

摘要： 研究人体行为分析优化问题,传统的人体行为分析方法受外部环境因素影响较大,识别率和稳定性较差.针对在复杂环境下人体行为的描述和识别的难点问题,利用人体点模型提出一种基于关节角度和隐马尔可夫模型(HMM)的人体行为分析方法.首先采用新型RGB-D传感器获取图像深度信息;然后通过随机决策森林完成人体部位分割和关节点位置标定,并建立人体三维骨架模型;最后借助HMM,通过计算关节角度对人体行为进行训练和识别.实验结果表明,改进方法在环境光照不稳定以及复杂背景的情况下,能够实现鲁棒的人体日常行为分析.对停止、走、跑、左转、右转五种日常行为识别,取得不错的识别效果.

摘要： 因主要生活环境为地下,为适应土壤挖掘生活,东方蝼蛄前足特化为挖掘足.本文利用高速三维运动捕捉系统记录地面上处于行走状态的东方蝼蛄的运动过程,并获取其三维运动数据,分析蝼蛄行走时的步态和各关节角度的变化规律.结果表明,地面行走的蝼蛄采用一种特殊的三角步态,其中足与后足的运动规律更趋近于四足爬行动物;蝼蛄的行走和转向主要由中足和后足以及躯体共同作用实现,前足仅起到少量的支撑作用.对蝼蛄在地面上行走的运动学研究有助于探索生物在非主要环境下运动模式的适应方式与调节规律,为多环境下机器人的设计打下基础.

摘要： 本文主要把蹲跳高度作为观察结果,通过回归分析从影响蹲跳的诸因素中找出膝关节的屈、伸肌力矩、膝关节起始角度、膝关节最大速度角度四个主要因素,利用统计中多因素分析法进行优势分析,得出影响蹲跳的主要因素,为体育教学和选材提供一些建议.

摘要： 为了研究穿不同鞋行走对人体足底压力的影响,揭示其变化规律,为健步走人群选取鞋的种类提出可参考性意见,为大众健身中的足底步态等问题提供科学指导.通过同步使用三维测力台和Footsacn压力平板以及codamotion运动学采集测量穿着两种不同鞋行走时下肢特征.本实验的选取普通板鞋与慢跑鞋两种,板鞋品牌为匡威牌,功能性较少,足跟处无填充,足弓处无支撑,慢跑鞋为阿迪达斯Boost慢跑鞋回弹性能强、缓冲效果好、包裹性能出色.测试前受试者在长30m的楼道进行10分钟的速度适应,对应的速度为：快速1.7m/s,此过程通过监测时间来控制行走速度,时间为17s.

摘要： 为了研究穿不同鞋行走对人体足底压力的影响,揭示其变化规律,为健步走人群选取鞋的种类提出可参考性意见,为大众健身中的足底步态等问题提供科学指导.通过同步使用三维测力台和Footsacn压力平板以及codamotion运动学采集测量穿着两种不同鞋行走时下肢特征.本实验的选取普通板鞋与慢跑鞋两种,板鞋品牌为匡威牌,功能性较少,足跟处无填充,足弓处无支撑,慢跑鞋为阿迪达斯Boost慢跑鞋回弹性能强、缓冲效果好、包裹性能出色.测试前受试者在长30m的楼道进行10分钟的速度适应,对应的速度为：快速1.7m/s,此过程通过监测时间来控制行走速度,时间为17s.

摘要： 为了研究穿不同鞋行走对人体足底压力的影响,揭示其变化规律,为健步走人群选取鞋的种类提出可参考性意见,为大众健身中的足底步态等问题提供科学指导.通过同步使用三维测力台和Footsacn压力平板以及codamotion运动学采集测量穿着两种不同鞋行走时下肢特征.本实验的选取普通板鞋与慢跑鞋两种,板鞋品牌为匡威牌,功能性较少,足跟处无填充,足弓处无支撑,慢跑鞋为阿迪达斯Boost慢跑鞋回弹性能强、缓冲效果好、包裹性能出色.测试前受试者在长30m的楼道进行10分钟的速度适应,对应的速度为：快速1.7m/s,此过程通过监测时间来控制行走速度,时间为17s.

摘要： 本发明公开了一种可实现关节模组标定的角度测量装置及角度误差补偿方法，是将关节模组固定至固定板，并利用铝型材置于光学平台上；将阶梯轴固定至关节模组的旋转轴上，将多面棱体固定至阶梯轴上，多面棱体、阶梯轴和关节模组同心；将自准直仪放置在与此装置同一光学平台上；控制关节模组旋转，以多面棱体结合自准直仪为基准，从而标定出关节模组测角误差。本发明能实现对坐标测量机或机器人关节精度的标定，从而能在不影响关节精度、力学性上简单有效地完成角度误差测量及补偿。

摘要： 本发明公开了一种可实现关节模组标定的角度测量装置及角度误差补偿方法，是将关节模组固定至固定板，并利用铝型材置于光学平台上；将阶梯轴固定至关节模组的旋转轴上，将多面棱体固定至阶梯轴上，多面棱体、阶梯轴和关节模组同心；将自准直仪放置在与此装置同一光学平台上；控制关节模组旋转，以多面棱体结合自准直仪为基准，从而标定出关节模组测角误差。本发明能实现对坐标测量机或机器人关节精度的标定，从而能在不影响关节精度、力学性上简单有效地完成角度误差测量及补偿。

摘要： 本发明涉及电机控制和机械臂控制技术领域，具体涉及一种一种电机运行角度测量方法和系统、关节角度测量系统。其中，电机运行角度测量方法包括：采用编码器获取当前时刻电机对应的编码器值，从预设的电机运行角度值与编码器测量值对照表中查找到当前时刻编码器值对应的电机角度值作为电机的运行角度。本申请的电机运行角度测量方法，预先获取电机运行的角度值与编码器测量值对照表，工作时，采用磁编码器获取当前时刻电机对应的编码器值，从预设的电机运行角度值与编码器测量值对照表中查找到当前时刻编码器值对应的电机角度值作为电机的运行角度，以保证机械臂在上电后以及拖动示教后都能获取更新的关节角度值。

摘要： 本发明涉及一种对偶激光式机器人关节角度测量方法及角度测量装置，所述测量方法以地平面作为参考面构建激光‑平面测角模型，通过测量机器人关节处一对偶激光测距变化值，获得机器人关节的转动角度；所述测量装置包括对偶激光测距仪，安装于机器人上，且其中心轴与机器人的臂轴平行；计算机与所述对偶激光测距仪连接，在机器人关节运动过程中实时采集对偶激光测距仪左右两个激光测距值，并基于所述激光‑平面测角模型获得机器人关节的转动角度。与现有技术相比，本发明具有测量准确高、简单等优点。

摘要： 本发明提供一种基于机身姿态角度校正的六足机器人关节角度标定方法，通过微型惯性传感器获取六足机器人机身姿态角度，结合足式机器人系统运动学与逆运动学模型完成多足运动机器人支撑足各关节角度校正；驱动六足机器人以任意三足支撑地面，另外三足抬起并始终保持不接触地面；选取其中一条支撑足驱动该足上某一关节发生角度转动，则该足足底将滑动，另外两足足底与地面不滑动；通过建立关节角度与姿态间的函数关系，获得关于关节零点的线性方程组，求解得支撑足足底相对机身坐标系中的坐标，再利用已知足末端位置即可反解出支撑足各关节角度。本方法能快速准确完成对多足移动机器人关节角度的校正，保证机器人多足协调与运动轨迹精度。

摘要： 本发明提供了一种机械关节的角度检测装置及角度检测方法。其中机械关节包括关节体和相对于关节体可转动设置的关节轴，该机械关节的角度检测装置包括磁性部件、磁阻传感器和控制器。磁性部件固定安装在关节轴上，磁阻传感器安装在关节体上。控制器与磁阻传感器电连接，控制器内预置有关节轴相对关节体转动的转动角度变量与磁阻传感器的电阻值变量之间的对应关系，控制器接收磁阻传感器的电阻值信息，并将电阻值信息代入对应关系中得出关节轴的转动角度。本发明的技术方案，相较于以往的加速度传感器测量关节角度，避免了重力方向的倾斜度所造成误差，提高了关节角度的测量精度。

摘要： 本发明涉及电机控制和机械臂控制技术领域，具体涉及一种一种电机运行角度测量方法和系统、关节角度测量系统。其中，电机运行角度测量方法包括：采用编码器获取当前时刻电机对应的编码器值，从预设的电机运行角度值与编码器测量值对照表中查找到当前时刻编码器值对应的电机角度值作为电机的运行角度。本申请的电机运行角度测量方法，预先获取电机运行的角度值与编码器测量值对照表，工作时，采用磁编码器获取当前时刻电机对应的编码器值，从预设的电机运行角度值与编码器测量值对照表中查找到当前时刻编码器值对应的电机角度值作为电机的运行角度，以保证机械臂在上电后以及拖动示教后都能获取更新的关节角度值。

摘要： 本发明涉及一种对偶激光式机器人关节角度测量方法及角度测量装置，所述测量方法以地平面作为参考面构建激光‑平面测角模型，通过测量机器人关节处一对偶激光测距变化值，获得机器人关节的转动角度；所述测量装置包括对偶激光测距仪，安装于机器人上，且其中心轴与机器人的臂轴平行；计算机与所述对偶激光测距仪连接，在机器人关节运动过程中实时采集对偶激光测距仪左右两个激光测距值，并基于所述激光‑平面测角模型获得机器人关节的转动角度。与现有技术相比，本发明具有测量准确高、简单等优点。

摘要： 本发明涉及一种基于肌电信号和角度信号的膝关节角度预测方法，采用人体下肢运动信息采集单元及采集硬件、实验平台及测试单元、信号预处理及特征提取单元、机器学习系统训练及测试单元集成设计于一体；人体下肢运动信息采集单元及采集硬件提取人体股直肌和股二头肌肌肉电信号、髋关节和膝关节角度信号；实验平台及测试单元穿戴于人体并通过接口连接人体下肢运动信息采集单元及笔记本电脑；信号预处理及特征提取单元对采集的肌电信号、角度信号预处理及特征提取，消除信号噪声及提取信号特征；机器学习系统训练及测试单元将髋关节角度信号、股直肌肌电信号、股二头肌肌电信号作为神经网络输入集，膝关节角度信号作为输出集，对选用模型进行训练，预测膝关节角度值并计算误差，为智能穿戴设备提供可靠数据。

摘要： 本实用新型公开了一种用于辅助关节角度测量尺测量关节角度的夹持装置，包括具有相互对应设置的第一尺臂夹持部和第二尺臂夹持部的尺臂夹持件，第一尺臂夹持部前端和第二尺臂夹持部前端之间形成夹持间隙，第一尺臂夹持部后端形成第一连接凸部，第二尺臂夹持部后端形成第二连接凸部，且第一连接凸部和第二连接凸部铰接相连，且在第一连接凸部和第二连接凸部之间设有能使第一尺臂夹持部前端和第二尺臂夹持部前端保持相互抵靠运动趋势的扭簧组件，第一连接凸部远离第一尺臂夹持部一端具有第一手臂夹持部，第二连接凸部远离第二尺臂夹持部一端具有第二手臂夹持部，本实用新型能够辅助测量尺测量关节角度，以提高测量尺的功能和测量便利性。