为使膝上截肢者能够重返社会,假肢被用来代替缺损的肢体,弥补部分运动功能。相对于传统假肢的笨重、功能简单等缺点,主动型智能假肢表现出了巨大的优势,不仅能够使患者重新站立行走,而且能够提高生活质量。随着科学技术的飞速发展,各种新材料、新方法不断涌现,使得传统假肢手工工艺技术发展成为现今集材料学、机械、电子、计算机、生物和医学等多门学科于一体的交叉技术。假肢的结构和控制方法是假肢技术的两个重要部分。本文针对假肢控制中比较重要的运动模型预测进行研究,目的是建立一种能够适应不同行走速度的运动模型,并且该模型能够根据不同的人的特点进行调整。因此本文从以下几个方面着手研究:(1)人体下肢运动数据采集:针对正常人在平地上以不同的步速行走的情况,设计实验采集下肢运动信息,其中收集的数据包含三个关节(髋关节、膝关节和踝关节)的角度等运动信息以及地面反作用力;(2)建立膝关节运动模型:用两种方法(分相位多项式拟合法和整体傅里叶级数拟合法)分别对一个步态周期内的膝关节角度曲线进行分析,然后研究拟合函数中各个参数与步速之间的关系,从而建立步速跟随型的膝关节运动模型,并依据此模型对假肢膝关节进行控制;(3)基于傅里叶级数膝关节运动模型实验验证:在膝关节假肢模型样机实验平台的基础上,设计傅里叶级数膝关节运动模型验证实验。通过收集正常人一侧脚底的压力传感器信号,得到行走速度,继而算出假肢样机的膝关节运动曲线;与此同时,实验者穿戴角度传感器获取下肢膝关节运动数据,通过比较假肢样机运动曲线与实验者实际运动曲线来对上述方法建立的运动模型进行性能检验。通过研究分析,我们发现一个步态周期内的膝关节运动曲线用傅里叶级数拟合后,其基波角频率ω与步态周期成反比关系,其他正弦与余弦分量的幅值由于不同人行走的特点而分布不同,但有相同的趋势,因此我们提出了一种建立膝关节运动模型的方法-参数修正法。以其中一个人的膝关节运动模型作为参照,在它的基础上增加一组修正值,从而得到其他人的膝关节运动模型。经过仿真分析,基于傅里叶级数的膝关节运动模型与实际膝关节运动数据之间的误差在实际控制误差允许范围之内。最后通过实际假肢样机测试,参数修正法求出的膝关节运动模型可以适应一定的速度变化,并且该方法能够依据不同的人的特点进行参数调整以适应不同的人。