基于sEMG信號(hào)的上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)的研究.pdf

1、表面肌電信號(hào)（sEMG）是通過(guò)表面電極在人體皮膚表面采集的肌肉運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的電位信號(hào)。人體在執(zhí)行不同動(dòng)作過(guò)程中作用的肌肉群是不同的，因此產(chǎn)生的電信號(hào)也是不同的。本文通過(guò)對(duì)人體手臂表面肌電信號(hào)的處理來(lái)識(shí)別人體上肢的動(dòng)作模式，從而針對(duì)偏癱患者實(shí)現(xiàn)利用偏癱患者健測(cè)上肢引導(dǎo)康復(fù)機(jī)器人輔助偏癱患者患側(cè)上肢執(zhí)行康復(fù)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。本研究致力于研究一套基于sEMG信號(hào)的上肢康復(fù)機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練及評(píng)價(jià)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括表面肌電信號(hào)采集設(shè)備、上肢外骨骼機(jī)械臂

2、、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及控制單元等設(shè)備。
　　本研究針對(duì)偏癱患者，提出了一種基于sEMG信號(hào)自主式的上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)來(lái)幫助患者實(shí)現(xiàn)主動(dòng)訓(xùn)練。研究將模式識(shí)別技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，提出了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：通過(guò)采集偏癱患者健測(cè)上肢執(zhí)行六類不同動(dòng)作模式下的 sE M G信號(hào)，首先對(duì)sEMG信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，然后對(duì)sEMG信號(hào)進(jìn)行特征提取以及模式識(shí)別分類，針對(duì)參與實(shí)驗(yàn)的八名受試者得出離線模式識(shí)別平均分類準(zhǔn)確率91％。上肢自主在線康復(fù)訓(xùn)練中通過(guò)偏癱

3、患者健側(cè)執(zhí)行的某一動(dòng)作模式根據(jù)模式識(shí)別離線訓(xùn)練好的分類器得出分類結(jié)果驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制康復(fù)機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自主康復(fù)訓(xùn)練。八位受試者動(dòng)作執(zhí)行的最高準(zhǔn)確率高達(dá)98.3%，平均準(zhǔn)確率達(dá)到92%。
　　本研究還提出了一種以肌力大小為標(biāo)準(zhǔn)的、一種定量的、客觀的康復(fù)評(píng)價(jià)方法，用于對(duì)康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中患者肌力大小的恢復(fù)程度做出客觀評(píng)價(jià)。通過(guò)采集不同肌力大小的的表面肌電信號(hào)，并按臨床醫(yī)學(xué)肌力分級(jí)表將肌力分為6個(gè)等級(jí)。由于肌肉電信號(hào)的非線性特性，不