基于表面肌電信號的生物醫(yī)學人機接口研究.pdf

1、表面肌電信號（sEMG）是人體主動運動的時候，在肌肉的表面用表面電極采集得到的生物信號，它能夠在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動。sEMG具有無創(chuàng)性、實時性、操作簡單等優(yōu)點，因此，它在多個領域獲得越來越多的應用。通過提取sEMG信號的特征，借助于肌肉、骨肌生理學模型，來識別肌肉的運動狀態(tài)和肢體的運動意圖，以此控制智能設備是一種新的人機接口技術。目前，國內對這種人機接口方面的相關研究較少。本課題嘗試在這方面做一些具體工作，并用其預測肘關節(jié)的運

2、動趨勢作為人機接口的實例。
　　在分析了上肢骨肌系統(tǒng)生理結構的基礎上，首先建立了上肢的肌肉模型、骨肌模型和運動學模型，在模型中，充分考慮了由于肌肉的粘性產(chǎn)生的被動阻尼力以及考慮了關節(jié)的滑膜、韌帶等成分產(chǎn)生的整體被動力，使模型更加完整。對肌肉激活度進行了分析，給出了模型中主要參數(shù)的獲取方法。
　　分析了肌電信號的特點，選取了人機接口系統(tǒng)硬件，包括表面肌電信號傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和關節(jié)角采集設備。并進行了采集實驗。對采集的表面肌電

3、信號采用濾波、整流、包絡的方法進行了信號特征的提取。采用 Matlab/Simulink工具設計了仿真程序，獲取了信號的激活度信息。
　　利用 Opensim仿真軟件進行了生物模型的仿真實驗，通過仿真計算得到了預測的肘關節(jié)角度，并與實測的角度進行了比較，對生物模型進行了進一步調節(jié)。對關節(jié)力矩、肌肉力、肌肉力臂、肌纖維長度等仿真輸出結果進行了分析，結果與實測或其他文獻的數(shù)據(jù)有對比性，進一步證實了所建模型的準確性。
　　為了驗證