面向病理性震顫抑震機(jī)器人生物機(jī)械模型的研究.pdf

1、肢體病理性震顫的發(fā)病機(jī)理至今尚未明確，無法進(jìn)行積極的預(yù)防或從根本上治愈。震顫病因和特點(diǎn)的不同,使常用的藥物和手術(shù)治療,只能對(duì)某種震顫起作用，且藥物附有不同程度的副反應(yīng)。經(jīng)多年的研究，近年涌現(xiàn)出生物力加載和康復(fù)訓(xùn)練等新型治療方法，其中生物力加載是指通過控制外部負(fù)載增加患者手臂的阻尼和慣量，來達(dá)到消除震顫的目的，并分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。
　　抑震系統(tǒng)基于上肢的機(jī)械模型，結(jié)合震顫運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)附加設(shè)備，抑制非意向運(yùn)動(dòng)。本文基于實(shí)

2、驗(yàn)室研制的兩自由度可穿戴式抑震機(jī)器人，從抑震的機(jī)理和阻尼器以及病理性震顫的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)人體上肢的生物機(jī)械模型進(jìn)行研究。選用反映人體肌肉收縮的肌電信號(hào)、關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)力矩等信號(hào)，進(jìn)行模型的分析辨識(shí)。并確定采集的方法，利用表面肌電儀采集系統(tǒng)、角度傳感器和六維力傳感器，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)者信號(hào)的測取。
　　辨識(shí)出符合震顫運(yùn)動(dòng)特性的機(jī)械模型，達(dá)到減小抑制意向運(yùn)動(dòng)的目的。基于人體震顫和意向運(yùn)動(dòng)集中于不同的頻率區(qū)間的特點(diǎn)，將頻率為目標(biāo)函數(shù)，選用零相

3、位的數(shù)字濾波器和先驗(yàn)性的濾波算法，分別對(duì)意向運(yùn)動(dòng)和震顫運(yùn)動(dòng)時(shí)測取的肌電信號(hào)和關(guān)節(jié)角度進(jìn)行低頻濾波處理，獲取反映震顫特性的信號(hào)。
　　根據(jù)分辨出的震顫運(yùn)動(dòng)肌電信號(hào)，提取信號(hào)的輪廓曲線和均方根值，并結(jié)合關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)力矩分別作為系統(tǒng)的輸入和輸出。利用改進(jìn)的輔助變量法辨識(shí)意向運(yùn)動(dòng)和震顫運(yùn)動(dòng)時(shí)關(guān)節(jié)角度和肌電信號(hào)間的關(guān)系模型，以及選用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)節(jié)力矩和肌電信號(hào)的定量關(guān)系的標(biāo)定，以取得隨肢體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化的機(jī)械模型。
　　進(jìn)行