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

1、肌電信號是多自由度人工假肢的理想控制信號，因此對肌電假手的研究近年來成為生物醫(yī)學(xué)工程及機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點。本課題研制了一種新型的肌電信號控制假手，并通過肌電信號識別、分類實現(xiàn)對人手大拇指、食指和中指彎曲運動的識別。此外，通過對不同種類電極信號進(jìn)行的分析，本文對雙通道肌電信號的特征識別方法進(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，模仿人手的運動方式，設(shè)計了新一代的假手機(jī)構(gòu)。通過運動仿真，驗證了假

2、手手指的運動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)的肌電信號時域分析方法。本文采用AR參數(shù)模型對雙通道肌電信號進(jìn)行處理，通過最小二乘參數(shù)估計的遞推算法求取肌電信號的特征值，建立了肌電信號的特征矢量。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Otto Bock電極采集肌電信號進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果表明，AR參數(shù)模型可以獲得較好的肌電信號識別效果。
　　

3、本文提出了短時傅立葉變換（STFT）和奇異值分解相結(jié)合的肌電信號線性時頻分析方法。由B&L電極采集的雙通道肌電信號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)，通過對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特征矢量。通過對AR參數(shù)模型和STFT及奇異值分解兩種方法的對比，發(fā)現(xiàn)STFT具有更好的復(fù)雜信號識別能力；AR參數(shù)模型則算法更簡單，具有較小的運算量，更適合在DSP內(nèi)獨立完成肌