下肢表面肌電信號采集與處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、當(dāng)人體運動時,肌肉上方的皮膚表面將會產(chǎn)生出一種微弱的生物電信號,即表面肌電信號(surface electromyography,sEMG),這種生物電信號可以真實地反映出人體的運動狀況,而且提取該信號的方法簡便,具有無痛、無創(chuàng)等優(yōu)點。研究人員通過運用科學(xué)的方法,能夠從表面肌電信號中提取出反映肌肉疲勞程度、肢體運動意圖等有用信息,所以生物電信號在肢體康復(fù)訓(xùn)練、智能假體、醫(yī)學(xué)診斷等研究領(lǐng)域具有很高的研究價值。
　　 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的幅值通常在mV級以下,而干擾噪聲的幅值通常在mV級以上,所以從人體皮膚表面提取的肌電信號常常淹沒在干擾噪聲之中。為了提取有效的生物信息,在進(jìn)行信號特征提取之前,需要放大有用信號,濾除干擾噪聲。本文針對目前表面肌電信號研究中所存在的相關(guān)問題,提出了一種易于實現(xiàn)的下肢表面肌電信號采集與處理系統(tǒng)方案,并結(jié)合下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人,對系統(tǒng)的實時性和穩(wěn)定性進(jìn)行實驗測試。
　　 本文的

3、研究內(nèi)容主要包括以下四個方面:
　　 (1)在了解表面肌電信號國內(nèi)外研究狀況的基礎(chǔ)上,描述了肌電信號的特征、產(chǎn)生機理,表面肌電信號的特征,以及人體下肢關(guān)節(jié)運動與下肢肌肉之間的關(guān)系。
　　 (2)設(shè)計了表面肌電信號采集儀的硬件電路。系統(tǒng)地闡述了電路的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,分模塊敘述了電路的設(shè)計與組成,并對電路的原理、所采用的設(shè)計方法及所使用的元器件進(jìn)行了詳盡的介紹。
　　 (3)設(shè)計并實現(xiàn)了表面肌電信號處理軟件系統(tǒng)。敘述了

4、軟件的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境,提出并實現(xiàn)了一種簡單、高效的信號特征提取方案,利用已有的支持向量機開發(fā)包實現(xiàn)了運動意圖的分類識別。
　　 (4)給出了系統(tǒng)的測試環(huán)境及實驗測試結(jié)果。敘述了下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的構(gòu)造結(jié)構(gòu)、工作機制,利用TCP協(xié)議實現(xiàn)了表面肌電信號處理系統(tǒng)與機器人控制系統(tǒng)之間的無差錯通信。
　　 作為湖北省國際合作重點項目“多自由度下肢骨骼復(fù)位手術(shù)與康復(fù)訓(xùn)練機器人研究”的一部分,本文實現(xiàn)了對人體下肢表面肌電信號的