人體關(guān)節(jié)角的測量及基于SEMG信號識別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測.pdf

1、肌電信號(EMG)是人體自主運(yùn)動時肌肉活動發(fā)放的生物電信號，它反映了肌肉的運(yùn)動狀態(tài)。表面肌電信號(SEMG)是用使用方便且無痛苦的表面電極測得的肌電信號。利用表面肌電信號作為假肢控制信號的方法已在當(dāng)代假肢的控制中占了絕對的優(yōu)勢。國內(nèi)有很多研究專注于對表面肌電信號進(jìn)行模式識別，從而區(qū)分肢體不同的運(yùn)動模式，實(shí)現(xiàn)多自由度假肢的控制。但是，在單個運(yùn)動模式中，假肢的運(yùn)動狀態(tài)如運(yùn)動速度、運(yùn)動幅度和手臂位置等卻無法控制。這主要是由于肌電信號產(chǎn)生機(jī)理的

2、復(fù)雜性及肌電信號和人體自主運(yùn)動控制體系的復(fù)雜關(guān)系，使得表面肌電信號和手臂運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系難以確定。 為解決上述問題，本文提出了通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對表面肌電信號進(jìn)行肘關(guān)節(jié)角預(yù)測的方法。本課題得到了國家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目號：50375108)和天津市自然科學(xué)基金(項(xiàng)目號：033601611)的資助。 實(shí)驗(yàn)中，健康受試者分別在鉛垂面和水平面上作自由的手臂屈伸運(yùn)動。與手臂屈伸運(yùn)動有關(guān)的肱二頭肌和肱三頭肌的表面肌電信號被檢測，并通過A/D

3、轉(zhuǎn)換采入計算機(jī)中留作后續(xù)處理。運(yùn)動時的肘關(guān)節(jié)角可以由測得的手腕加速度換算得到。本文提出了一個新的換算方法來完成肘關(guān)節(jié)角的獲取。建立了一個三層的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用改進(jìn)后的反向傳播算法進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，用表面肌電信號的瞬時RMS值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，實(shí)際角度值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出。訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用目標(biāo)輸出和實(shí)際輸出構(gòu)成的最優(yōu)回歸直線來評價。同時求出目標(biāo)輸出和實(shí)際輸出之間的相關(guān)系數(shù)。最后，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的角度來控制在用戶圖形界面中