题目：基于足底压力的下肢运动趋势模型研究

        下肢外骨骼作为一种面向未来的人体机能增强辅助装备，其研制面临着诸多困难，困难之一即为难以找到良好的控制方案，其中就涉及到控制信号选取和利用的问题。本文针对这一问题，提出了一种基于足底压力数据判断人体步行时下肢运动状态的方案。

        为了对该方案进行研究，论文首先进行了两方面的准备性研究：其一是对人体各关节结构以及它们在人正常行走时的运动状态进行分析，根据关节对人体下肢运动状态影响的大小以及它们与足底压力之间的关系确定人体下肢运动状态的具体研究对象；其二是从运动生物力学角度使用仿真软件对人体步行的典型步态进行分析，获得人步行时的下肢运动状态数据和足底压力数据，在将其与人体运动学理论进行比对并确认这些数据的正确性后，对这些数据进行分析作为之后研究的对象和基础。

        本文研究的重点内容包括两个部分：

        第一是根据足底压力解算人体下肢各关节运动学和动力学参数。在这一部分中，提出了多连杆模型的建模方法和基于拉格朗日方法的解算方法，使用Matlab软件编程完成了解算，并得到了至少需要一个额外参数（踝关节实时角度）才能完全实现基于足底压力的人体下肢运动状态判断这一结论。并且，算法的改进实现了只利用实时足底压力数据和之前时刻足底压力数据即可完成下肢运动状态判断之一目标，这使得该判断方法在实际外骨骼样机上的应用成为可能。

        第二是根据足底压力数据判断人体重心移动速度。重心速度是人行走步态分析中重要的参数，它对于其他参数的变化有着重要影响，本部分是对上一部分的重要补充。在这一部分中，利用曲线拟合的数学方法将步行时重心沿人体前进方向速度拟合为一条具有4个未知参数的正弦曲线，这四个参数分别利用足底压力中心点移动速度、足底压力合力曲线及其变化率曲线和足底压力变化率曲线与重心速度曲线位置关系估算，经计算，估算误差较小，这证明了估算方法的正确性和有效性。

        在最后的总结与展望中，归纳了研究内容和成果，提出了研究的不足之处和后续研究的方向。