基于表面肌電信號的下肢康復(fù)機器人控制方法研究.pdf

1、表面肌電信號(surface electro myographysignal,sEMG)是利用表面肌電電極從人體皮膚采集到的一種可以反映人體神經(jīng)肌肉活動過程的生物電信號,在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域與康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用價值。本文以sEMG為基礎(chǔ),針對偏癱患者的單側(cè)肢體運動能力障礙的特點,設(shè)計下肢康復(fù)機器人膝關(guān)節(jié)運動控制策略,使患者的自主康復(fù)成為可能。本文重點探討sEMG特征提取、“sEMG—膝關(guān)節(jié)運動量”模型的建立及下肢康復(fù)機器人的肌電控制

2、三個方面的關(guān)鍵技術(shù)。
　　在總結(jié)sEMG的形成機理、特性、影響因素以及噪聲構(gòu)成的基礎(chǔ)上,采用姿勢采集與運動采集相結(jié)合的實驗方法分別從股直肌頭、股內(nèi)側(cè)肌頭以及股外側(cè)肌頭獲得高質(zhì)量的sEMG信號。同時采用直接測量法采集膝關(guān)節(jié)角度數(shù)據(jù)。分析sEMG的均方根值、積分肌電值與平均功率頻率,并利用均方根特征值分析股四頭肌sEMG的信號特征。
　　根據(jù)sEMG與膝關(guān)節(jié)運動之間的關(guān)聯(lián)性,以選定的sEMG特征值作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,處理后的

3、膝關(guān)節(jié)角度信號作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出,建立“sEMG—位置”模型,實現(xiàn)由sEMG特征值對膝關(guān)節(jié)運動位置的定量識別。以位置模型為基礎(chǔ),運用微積分理論建立“sEMG—速度/加速度”模型,實現(xiàn)由sEMG特征值同其導(dǎo)函數(shù)對膝關(guān)節(jié)速度/加速度的定量辨識。
　　最后,利用下肢機器人平臺,采用閾值控制與模式識別兩種方法設(shè)計下肢康復(fù)機器人被動控制策略,實現(xiàn)對下肢康復(fù)機器人膝關(guān)節(jié)的運動控制。利用基于響應(yīng)閾值與復(fù)位閾值的閾值控制策略,實現(xiàn)下肢康復(fù)機器人膝