基于表面肌電信號(hào)定量辨識(shí)的上肢康復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制.pdf

1、表面肌電信號(hào)(surface electromyography signal，sEMG)能夠在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)，在臨床醫(yī)學(xué)的神經(jīng)肌肉疾病診斷，康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的肌肉功能評(píng)價(jià)和假肢控制方面均有重要的實(shí)用價(jià)值。它的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信息識(shí)別已經(jīng)得到一定的發(fā)展和應(yīng)用。本文針對(duì)偏癱患者單側(cè)肢體運(yùn)動(dòng)功能受損的特點(diǎn)，研究基于sEMG的上肢動(dòng)作定量辨識(shí)，用于理解患者運(yùn)動(dòng)意圖，從而為患者提供自主性的運(yùn)動(dòng)控制。重點(diǎn)探討sEMG特征提取和定量辨識(shí)兩個(gè)方面關(guān)鍵

2、技術(shù)。
　　分析 sEMG的特點(diǎn)和影響因素，確定關(guān)節(jié)角度信號(hào)的測(cè)量方法，構(gòu)建了信號(hào)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)包括 sEMG傳感器、角度傳感器、編碼器、表面肌電圖儀。設(shè)計(jì)信號(hào)處理程序和采集界面，并完成40位受試者的sEMG和肘關(guān)節(jié)角度信號(hào)的采集。
　　在對(duì)采集的原始 sEMG進(jìn)行陷波、濾波等預(yù)處理的基礎(chǔ)上，對(duì)檢測(cè)電極對(duì)的距離、肘部屈伸動(dòng)作的快慢、手部負(fù)荷的大小、靜態(tài)時(shí)肘關(guān)節(jié)的彎曲角度對(duì)sEMG信號(hào)的影響進(jìn)行分析；提取 sEMG的積分肌電值

3、、均方根值、平均功率頻率和中位頻率，為sEMG定量辨識(shí)提供基礎(chǔ)。
　　根據(jù)sEMG和肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)位置變化的關(guān)聯(lián)性，將選定的sEMG特征值作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，將處理后的肘關(guān)節(jié)角度信號(hào)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出，構(gòu)建了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行訓(xùn)練，從而建立 sEMG與關(guān)節(jié)角度信號(hào)的映射關(guān)系。預(yù)測(cè)測(cè)試集的角度信號(hào)，對(duì)不同特征值情況下的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行比對(duì)。同時(shí)，對(duì)于運(yùn)動(dòng)速度和個(gè)體差異對(duì)辨識(shí)結(jié)果的影響進(jìn)行分析。
　　利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有5DOF外骨骼式上肢