下肢表面肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí),肌肉上方的皮膚表面將會(huì)產(chǎn)生出一種微弱的生物電信號(hào),即表面肌電信號(hào)(surface electromyography,sEMG),這種生物電信號(hào)可以真實(shí)地反映出人體的運(yùn)動(dòng)狀況,而且提取該信號(hào)的方法簡(jiǎn)便,具有無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)等優(yōu)點(diǎn)。研究人員通過(guò)運(yùn)用科學(xué)的方法,能夠從表面肌電信號(hào)中提取出反映肌肉疲勞程度、肢體運(yùn)動(dòng)意圖等有用信息,所以生物電信號(hào)在肢體康復(fù)訓(xùn)練、智能假體、醫(yī)學(xué)診斷等研究領(lǐng)域具有很高的研究?jī)r(jià)值。
　　 由于人體是一種

2、優(yōu)良的導(dǎo)體,其中充滿著各種電磁干擾噪聲,人體表面的肌電信號(hào)的幅值通常在mV級(jí)以下,而干擾噪聲的幅值通常在mV級(jí)以上,所以從人體皮膚表面提取的肌電信號(hào)常常淹沒(méi)在干擾噪聲之中。為了提取有效的生物信息,在進(jìn)行信號(hào)特征提取之前,需要放大有用信號(hào),濾除干擾噪聲。本文針對(duì)目前表面肌電信號(hào)研究中所存在的相關(guān)問(wèn)題,提出了一種易于實(shí)現(xiàn)的下肢表面肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)方案,并結(jié)合下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人,對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
　　 本文的

3、研究?jī)?nèi)容主要包括以下四個(gè)方面:
　　 (1)在了解表面肌電信號(hào)國(guó)內(nèi)外研究狀況的基礎(chǔ)上,描述了肌電信號(hào)的特征、產(chǎn)生機(jī)理,表面肌電信號(hào)的特征,以及人體下肢關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與下肢肌肉之間的關(guān)系。
　　 (2)設(shè)計(jì)了表面肌電信號(hào)采集儀的硬件電路。系統(tǒng)地闡述了電路的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分模塊敘述了電路的設(shè)計(jì)與組成,并對(duì)電路的原理、所采用的設(shè)計(jì)方法及所使用的元器件進(jìn)行了詳盡的介紹。
　　 (3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號(hào)處理軟件系統(tǒng)。敘述了

4、軟件的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)環(huán)境,提出并實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單、高效的信號(hào)特征提取方案,利用已有的支持向量機(jī)開(kāi)發(fā)包實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)意圖的分類識(shí)別。
　　 (4)給出了系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境及實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。敘述了下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、工作機(jī)制,利用TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號(hào)處理系統(tǒng)與機(jī)器人控制系統(tǒng)之間的無(wú)差錯(cuò)通信。
　　 作為湖北省國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目“多自由度下肢骨骼復(fù)位手術(shù)與康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人研究”的一部分,本文實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體下肢表面肌電信號(hào)的