基于表面肌電信號定量辨識的上肢康復機器人運動控制.pdf

1、表面肌電信號(surface electromyography signal，sEMG)能夠在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動，在臨床醫(yī)學的神經(jīng)肌肉疾病診斷，康復醫(yī)學領(lǐng)域的肌肉功能評價和假肢控制方面均有重要的實用價值。它的關(guān)節(jié)運動信息識別已經(jīng)得到一定的發(fā)展和應(yīng)用。本文針對偏癱患者單側(cè)肢體運動功能受損的特點，研究基于sEMG的上肢動作定量辨識，用于理解患者運動意圖，從而為患者提供自主性的運動控制。重點探討sEMG特征提取和定量辨識兩個方面關(guān)鍵

2、技術(shù)。
　　分析 sEMG的特點和影響因素，確定關(guān)節(jié)角度信號的測量方法，構(gòu)建了信號采集系統(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)計信號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)角度信號的采集。
　　在對采集的原始 sEMG進行陷波、濾波等預(yù)處理的基礎(chǔ)上，對檢測電極對的距離、肘部屈伸動作的快慢、手部負荷的大小、靜態(tài)時肘關(guān)節(jié)的彎曲角度對sEMG信號的影響進行分析；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定量辨識提供基礎(chǔ)。
　　根據(jù)sEMG和肘關(guān)節(jié)運動位置變化的關(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)，并進行訓練，從而建立 sEMG與關(guān)節(jié)角度信號的映射關(guān)系。預(yù)測測試集的角度信號，對不同特征值情況下的預(yù)測效果進行比對。同時，對于運動速度和個體差異對辨識結(jié)果的影響進行分析。
　　利用實驗室現(xiàn)有5DOF外骨骼式上肢