基于表面肌電信號(hào)的下肢肌力預(yù)測(cè)研究.pdf

1、在社會(huì)生活中，受中風(fēng)、交通事故等一些內(nèi)在或外在因素的影響，導(dǎo)致人體自由行動(dòng)能力受到損傷，這對(duì)個(gè)人、家庭和社會(huì)造成了嚴(yán)重影響。為了幫助這些行動(dòng)能力受損的群體恢復(fù)其獨(dú)立自主的生活能力，智能動(dòng)作輔助機(jī)器人越來越受到重視，將人體表面肌電信號(hào)（Surface Electromyography，sEMG）與康復(fù)機(jī)器人相結(jié)合而得到的康復(fù)輔助系統(tǒng)，在保留人體主觀性和靈活性的前提下，通過增強(qiáng)人體的現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)能力，能夠有效改善或解決這一問題，在康復(fù)、醫(yī)療等領(lǐng)

2、域有著廣泛的研究和應(yīng)用。
　　本文以人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部分——骨骼肌為對(duì)象，在分析其表面肌電信號(hào)與肌力關(guān)系的基礎(chǔ)上，主要研究了不同收縮形式下的肌力預(yù)測(cè)方法和肌疲勞補(bǔ)償策略，并結(jié)合六自由度下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，對(duì)肌力預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)用性進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要工作包括：
　　（1）分析了骨骼肌收縮的電生理過程以及肌電信號(hào)-肌力關(guān)系，重點(diǎn)研究了關(guān)節(jié)角度和肌疲勞程度對(duì)肌電信號(hào)-肌力關(guān)系的影響。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了信號(hào)采集的實(shí)驗(yàn)方案，針

3、對(duì)所采集表面肌電信號(hào)與肌力信息之間的時(shí)間延遲問題，采用極值定位方法進(jìn)行同步處理。
　　（2）基于支持向量回歸（Support Vector Regression，SVR）的非模型法進(jìn)行肌力預(yù)測(cè)研究。針對(duì)骨骼肌收縮的力特性，將肌肉收縮模式分為靜力收縮和動(dòng)力收縮兩種模式，研究不同收縮模式下的肌力預(yù)測(cè)方法，運(yùn)用遺傳算法對(duì)模型當(dāng)中的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。
　?。?）研究了肌力預(yù)測(cè)過程中的肌疲勞補(bǔ)償策略，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了肌疲勞的表征

4、參數(shù)與肌力預(yù)測(cè)誤差的變化關(guān)系，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的肌疲勞現(xiàn)象進(jìn)行誤差補(bǔ)償，將肌力預(yù)測(cè)條件從非疲勞狀態(tài)擴(kuò)展到疲勞狀態(tài)，進(jìn)一步提高肌力預(yù)測(cè)的實(shí)用性。
　?。?）研究了肌力預(yù)測(cè)在康復(fù)機(jī)器人控制中的應(yīng)用，結(jié)合設(shè)計(jì)的肌力預(yù)測(cè)軟件，將肌力預(yù)測(cè)結(jié)果用于康復(fù)機(jī)器人平臺(tái)的力-速度位移控制，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文針對(duì)表面肌電信號(hào)與肌肉作用力之間的復(fù)雜關(guān)系設(shè)計(jì)了肌力預(yù)測(cè)的信號(hào)采集實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)信號(hào)進(jìn)行了同步處理，基于肌肉活動(dòng)程度函數(shù)采用支持