基于肌電信號控制的六桿膝上假肢設(shè)計.pdf

1、隨著工業(yè)、交通事業(yè)的迅速發(fā)展，截肢患者的數(shù)量正以驚人的速度增加。同時由于人們生活水平的提高，患者對假肢的要求也不斷的提高。他們不再滿足假肢的可行走功能，還要求假肢的美觀和功能代償性。本文基于下假肢截肢患者的要求，設(shè)計了一個由肌電信號控制的六桿膝上假肢系統(tǒng)。其具體內(nèi)容可分為Stephenson型六桿機(jī)構(gòu)設(shè)計、肌電信號的分析與電機(jī)控制三部分。 第一部分論述了六桿機(jī)構(gòu)的瞬停節(jié)傳遞性及其保持下假肢系統(tǒng)穩(wěn)定的優(yōu)越性。另外，研究表明六桿機(jī)構(gòu)

2、比四桿機(jī)構(gòu)更能模擬正常人的步態(tài)。在一個步態(tài)周期內(nèi)，六桿機(jī)構(gòu)使踝關(guān)節(jié)均方誤差達(dá)到1.01％，膝關(guān)節(jié)的均方誤差達(dá)到1.39％。本文還通過分析六桿機(jī)構(gòu)間的幾何關(guān)系，利用混合罰函數(shù)法計算出了六桿機(jī)構(gòu)各參數(shù)的具體數(shù)據(jù)，對六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運動學(xué)與動力學(xué)分析，最后利用Pro/ENGINEER對其運動可行性，干涉情況進(jìn)行了仿真分析與檢測。 第二部分提出了肌電信號控制方法，它可使受試者自如的控制膝上假肢系統(tǒng)，避免了手動控制的尷尬。并對6個身體健康的

3、受試者在不同的運動狀態(tài)下(坐、站、走)的股四頭肌信號進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)股四頭肌的信號變化在小腿的屈曲過程中存在一定的規(guī)律性，當(dāng)小腿屈曲角度較大時，如坐、擺動初期，受試者的峰-峰值較小，100Hz處的幅值也較小，當(dāng)屈曲角度為零時，如站立、承重期，受試者的峰-峰值最大，100Hz處的幅值也達(dá)到最大，股四頭肌的運動力度最強(qiáng)。同時發(fā)現(xiàn)在同一運動狀態(tài)下，男性股四頭肌的峰-峰值，RMS相對女性要高，但運動趨勢和運動特征相同。這為利用肌電信號特征控制下