蚁群标定精密测力步行助行装置

摘要

本发明涉及康复训练领域。为提供一种可用于步行器精密测力系统标定的装置，与传统的线性标定方法相比，能够有效降低交叉干扰误差，提高步行器受载力的测量精度，为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，蚁群标定精密测力步行助行装置，包括：步行器支架，应变片电桥网络，线性仪用放大器，二阶低通滤波器，单片机，另一单片机与另一无线收发芯片组合完成无线信号的接受，并将接收到的信号传输到计算机；计算机进行基于蚁群算法的步行器测力系统的静态标定。本发明主要应用于数字信号处理中的线性调频信号参数估计。

主权项

一种蚁群标定精密测力步行助行装置，其特征是，包括：步行器支架，用于支撑步行器使用者；应变片电桥网络，由通用型应变片组成，固定在步行器支架上，用于测量步行器每只手柄各x，y，z三个方向受力分量；线性仪用放大器，用于对应变片电桥网络信号进行放大，然后输入到二阶低通滤波器；单片机，用于对放大滤波后的信号进行模数转换，单片机组合无线收发芯片完成信号的无线发射；另一单片机与另一无线收发芯片组合完成无线信号的接受，并将接收到的信号传输到计算机；计算机包括基于蚁群算法的步行器测力系统的静态标定模块，用于：采用二进制蚁群算法，对柄反作用矢量和应变片电桥网络输出电压间的的关系矩阵即灵敏度系数矩阵进行标定，具体为：设：[HRV]＝[C]×[U]                        (2)其中C为灵敏度系数矩阵，是一个l×6的矩阵，HRV是柄反作用矢量，U是通用型应变片的输出电压，l是应变片电桥的路数，对灵敏度系数矩阵C中的每个元素用n位二进制表示，二进制编码的位数n可由下式计算：n＝log2(|b-a|)+m其中，b为灵敏度系数矩阵C中元素取值范围的最大值，a为取值范围的最小值，b和a均由传统线性标定的结果估计得到，且b＝-a，m是保留小数点的位数，n的第一位是符号位，符号位为1，则为负；符号位为0，则为正；假设灵敏度系数矩阵C中某一元素x的二进制表示为x＝{bnbn-1...b2b1}，其中，bj∈{0，1}，j＝1，2，...，n.那么，x的解码公式如下： x = ( - 1 ) b n · ( b 1 · 2 0 + b 2 · 2 1 + . . . + b n - 1 · 2 n - 2 ) · b 2 n - 1 灵敏度系数矩阵有6行，每1个元素，对应1路应变片电桥的输出，每循环一次标定一行，每行共有l×n个城市，第i(i∈{1，2，...，6})行标定结束，根据解码公式将灵敏度系数矩阵标定完的该行还原成l个数，解码完的行向量再与l路应变片电桥输出的电压值组成的列向量相乘，即得到HRV列向量第i个力的大小，计算结果与实际测量值的差，作为更新信息素的目标函数，如此循环，直到该行误差在理想范围内，进行下一行标定；得到最终的灵敏度系数矩阵。