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研究生: 張晨祐
論文名稱: 穿戴下肢輔具之脊椎損傷病人其動作意向偵測與預防跌倒機制
Motion Detection and Falling Detection for Paraplegic Patients with a Powered Lower Limb Orthoses
指導教授: 陳建祥
口試委員: 呂有勝
林明璋
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 54
中文關鍵詞: 動作意向跌倒偵測類神經網路分類演算
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  • 本文藉由觀察一般日常生活中健康人下肢活動方式,提出動作意向偵測之演算法,並且結合主動式輔具輔助脊椎受損病患完成一般日常動作,藉此讓病患重新獲得下半身行動能力。同時,系統藉由輔具感測器訊號並且配合兩組類神經網路建立出偵測異常動作之演算法以達成預防跌倒之警示功能。整套主動式輔具主要利用慣性單元以監測上半身之行動,同時配合放置於腳底和拐杖之薄型壓力感測片偵測使用者的身體重量轉移。感測器之訊號同時會送入已訓練好的類神經網路做判斷與分類。藉此方式,系統便會分離不正常行為出來並且判斷該狀況為危險動作來達到預防跌倒偵測之效果。因此,操作主動式輔具之訊號來源可分成兩類:一.動作意向偵測之結果、二.預防跌倒偵測之結果。最後整合成具備人性、合理且安全之演算法。


    摘要 I Abstract II 圖目錄 VI 表目錄 VIII 第一章緒論 1 1.1背景說明 1 1.2 文獻回顧 1 1.3本文架構 3 第二章系統描述與設計 4 2.1雙肘拐杖使用者之步態類別 5 2.1.1 四點步態 5 2.1.2 兩點步態 6 2.1.3 三點步態 6 2.1.4 搖擺步態 7 2.2 動作意向偵測原理與實踐 8 2.2.1坐到站與站到坐 11 2.2.2站立到向前跨出第一步(踏出左腳或者踏出右腳) 14 2.2.3 向前行走:左右腳互換前進 16 2.2.4 停止行走 : 回到站立 18 2.3跌倒判斷與偵測 20 2.3.1 跌倒過程分析 20 2.3.2 輔具使用者與其活動範圍與跌倒之關聯 22 2.4 運用倒傳遞類神經網路(Back-Propagation Artificial Neural Network) [15][16]協助跌倒偵測 24 2.5跌倒偵測之架構 26 2.6 結合動作意向偵測及跌倒偵測之完整架構 27 第三章實驗系統架構 29 3.1 輔助拐杖壓力感測 29 3.2足底壓力感測[4] 30 3.3慣性元件-加速度規[20] 32 第四章實驗結果 34 4.1 輔助拐杖壓力測試 34 4.2 足底壓力感測 36 4.3 慣性元件 - 加速度規測試 38 4.4行動時,狀態及訊號圖形 40 4.5類神經網路訓練及測試結果 43 第五章本文貢獻與未來展望 49 5.1 結論 49 5.2 本文貢獻 49 5.3未來展望 50 參考文獻 52

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