多自由度殘疾人假手機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及肌電信號(hào)控制.pdf

1、肌電信號(hào)是多自由度人工假肢的理想控制信號(hào)，因此對(duì)肌電假手的研究近年來(lái)成為生物醫(yī)學(xué)工程及機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本課題研制了一種新型的肌電信號(hào)控制假手，并通過(guò)肌電信號(hào)識(shí)別、分類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)人手大拇指、食指和中指彎曲運(yùn)動(dòng)的識(shí)別。此外，通過(guò)對(duì)不同種類(lèi)電極信號(hào)進(jìn)行的分析，本文對(duì)雙通道肌電信號(hào)的特征識(shí)別方法進(jìn)行了探討。
　　本文以上一代殘疾人假手機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，借鑒了最新的假手機(jī)構(gòu)方案，模仿人手的運(yùn)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)了新一代的假手機(jī)構(gòu)。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了假

2、手手指的運(yùn)動(dòng)方式以及假手整體的抓取能力。
　　自回歸（AR）參數(shù)模型是傳統(tǒng)的肌電信號(hào)時(shí)域分析方法。本文采用AR參數(shù)模型對(duì)雙通道肌電信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)最小二乘參數(shù)估計(jì)的遞推算法求取肌電信號(hào)的特征值，建立了肌電信號(hào)的特征矢量。為確定AR參數(shù)模型階數(shù)，采用不同的準(zhǔn)則函數(shù)進(jìn)行比較分析，最終確定AR參數(shù)模型的最佳階數(shù)為4階。通過(guò)Otto Bock電極采集肌電信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AR參數(shù)模型可以獲得較好的肌電信號(hào)識(shí)別效果。
　　

3、本文提出了短時(shí)傅立葉變換（STFT）和奇異值分解相結(jié)合的肌電信號(hào)線(xiàn)性時(shí)頻分析方法。由B&L電極采集的雙通道肌電信號(hào)STFT頻譜圖證明大拇指、食指和中指的STFT頻譜有較大區(qū)別。選擇漢明窗作為窗函數(shù)，通過(guò)對(duì)STFT頻譜矩陣的奇異值分解獲得了具有較好分辨能力的肌電信號(hào)特征矢量。通過(guò)對(duì)AR參數(shù)模型和STFT及奇異值分解兩種方法的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)STFT具有更好的復(fù)雜信號(hào)識(shí)別能力；AR參數(shù)模型則算法更簡(jiǎn)單，具有較小的運(yùn)算量，更適合在DSP內(nèi)獨(dú)立完成肌