基于sEMG識(shí)別的下肢體外骨骼自適應(yīng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、人體下肢體外骨骼是一種安置在下肢骨骼外側(cè)的仿生機(jī)械腿，它能跟人體下肢有機(jī)的結(jié)合起來，輔助人體行走，擴(kuò)展下肢的運(yùn)動(dòng)能力，同時(shí)下肢體外骨骼可以減輕肌肉受力，提高肌肉的忍耐力，所以人體下肢體外骨骼在民用和軍用市場(chǎng)上都有很好的推廣價(jià)值，這也是近年來下肢體外骨骼得到快速發(fā)展的原因。作為控制下肢體外骨骼的一個(gè)可選控制源，表面肌電(surface Electromyography，sEMG)具有特別的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗谴竽X意識(shí)的直接反應(yīng)，能夠反應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)

2、的狀態(tài)，將sEMG作為下肢體外骨骼的控制信號(hào)源，將得到更加靈活的控制效果。本文的研究重點(diǎn)就是把sEMG引入到下肢體外骨骼的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)下肢體外骨骼系統(tǒng)的自適應(yīng)控制，這其中包括了兩方面內(nèi)容:第一是需要解決下肢體外骨骼與人的信息耦合問題，也就是需要讓體外骨骼的運(yùn)動(dòng)模式跟人體的運(yùn)動(dòng)模式保持一致;第二是需要解決人體下肢體外骨骼動(dòng)力輸出的問題，也就是要根據(jù)人體的需要，動(dòng)態(tài)的控制輔助力大小。只有做到了這兩方面，才能真正實(shí)現(xiàn)人體下肢體外骨骼的自適

3、應(yīng)控制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用傳統(tǒng)的模式分類方法實(shí)現(xiàn)了人體在平路行走與上下樓梯等三種模式的分類以及人體在正常情況、中度疲勞與重度疲勞等三種疲勞程度的識(shí)別。然后創(chuàng)新的引入了具有空間加權(quán)聚合作用和時(shí)間累積效應(yīng)的過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并應(yīng)用粒子群算法解決訓(xùn)練過程易得到局部最小值的問題。提高了下肢運(yùn)動(dòng)模式的識(shí)別率。⑵鑒于本文的研究重點(diǎn)是下肢，建立人體下肢簡(jiǎn)化的二剛體二自由度模型，通過采集人體在平路行走時(shí)不同速度的大小腿角速度信息，并應(yīng)用