在本文档中，介绍了穿戴式下肢外骨骼步态分析的研究，特别是在利用三维动态捕捉系统和Matlab软件进行数据获取与分析方面。以下是根据文档内容梳理的知识点：
1. 穿戴式下肢外骨骼概念
文档中提到，穿戴式下肢外骨骼是一种新型的康复器械，它可以辅助穿戴者进行运动，尤其在康复训练领域具有重要价值。外骨骼装置通过模拟人类下肢关节的运动，为穿戴者提供必要的支持和助力。
2. 穿戴式外骨骼的结构设计
穿戴式外骨骼通常是根据人体下肢的运动特点进行设计，以保证其活动范围符合正常人的步态。该结构设计通常包括髋关节、膝关节和踝关节三个部分。每个关节都有其独特的运动特征，例如，髋关节能进行前屈、伸缩、旋转等运动；膝关节能进行前屈和伸缩，以及内外旋；踝关节则能进行前屈、伸缩以及内外旋等。
3. 三维动态捕捉系统
三维动态捕捉系统是步态分析中的关键技术之一，它使用捕捉摄像机、连接缆线、供电系统以及数据交换用的集线器硬件、系统校准套件和捕捉反光球等设备，来实现对人体运动的精确捕捉。通过在人体下肢的关键部位粘贴反光点，该系统能捕捉到人的运动轨迹和三维数据，进而为分析步态提供数据支持。
4. Matlab在数据分析中的应用
Matlab是一种强大的数学计算和数据可视化软件，它在穿戴式外骨骼步态分析中扮演了数据处理和分析的角色。通过Matlab的分析，可以获取人体步态的各种运动特征，如关节在X、Y、Z三个轴向上的位移、速度和加速度随时间的变化曲线。Matlab可以绘制时间-坐标图形，帮助研究者直观地理解关节运动的周期性和特征。
5. 步态分析的运动学原理
步态分析中运动学分析关注的是机构的位移、速度、角速度和加速度与位置变量之间的关系，而不用考虑产生这些运动的力和力矩。运动学是理解机构结构的基础，也是进行速度分析、加速度分析及总体机构分析的基础。
6. 三维模型的建立
在本研究中，使用专门的软件（如PmE）建立穿戴式外骨骼的三维模型。模型的建立对于后续的结构设计、优化以及进一步的研究至关重要。
7. 步态分析的成果与结论
通过对髋、膝和踝关节在X、Y、Z轴方向的运动特征进行分析，研究者们可以确定人体步态周期性运动的规律。这些规律显示，各关节在X轴的运动特征呈现出直线运动的特征；在Y轴上，运动特征展现出一定的左右摆动周期性；在Z轴上，则体现出与步态摆动期相关的周期性运动特征。
通过以上知识点的梳理，可以看出，穿戴式下肢外骨骼步态分析是一项涉及多学科交叉的研究，涉及到康复医学、生物力学、机械学、电子学、材料学、计算机图形学等多个领域。利用三维动态捕捉系统和Matlab软件的结合，可以有效地获取和分析步态数据，为外骨骼的设计和优化提供科学依据。
