具有双向神经通道的智能上肢假肢训练系统研究
发布时间：2023-02-04 20:17
肌电假肢的使用离不开训练过程,传统的方式是使用实体假肢进行训练,效率低、时间长且枯燥乏味,易使患者失去训练的积极性和信心。虚拟训练系统在直观性、生动性、交互性等方面具有天然优势,逐渐成为训练的主要方式。为了提升患者的训练效率、缩短训练时间,本文设计了一种由基于肌电信号的多模式神经控制模块和基于振动刺激的感觉反馈模块组成的智能上肢假肢训练系统,其具有运动、感觉双向神经通道,并进行了生机闭环交互实验。本文首先对假肢虚拟训练系统、肌电控制方法和感觉反馈方法的国内外研究现状进行分析,总结现有虚拟训练系统的不足,确定系统采用的肌电控制算法和感觉反馈模块的反馈方式。基于功能需求进行总体设计,以Visual C++6.0和Open Inventor三维图形开发库,作为开发平台,建立智能上肢假肢训练系统。通过对臂手系统进行运动学分析,实现对上肢的控制。设计虚拟场景显示窗、碰撞检测模块、自动演示模式、控制训练模式来实现系统的主体功能。在系统中集成多模式神经控制和感觉反馈功能。在控制训练模式下,通过交互界面显示分类器的分类结果和动作意图解码的动作标签;采用弹簧-阻尼模型作为虚拟环境中的接触模型,分析不同接...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及目的
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 假肢虚拟训练系统研究现状
1.2.2 肌电控制方法
1.2.3 感觉反馈技术
1.3 课题来源
1.4 主要研究内容
第2章 智能上肢假肢训练系统的建立
2.1 引言
2.2 系统设计
2.2.1 系统需求分析
2.2.2 系统总体设计
2.3 开发平台
2.4 虚拟模型
2.4.1 虚拟假肢外形建模
2.4.2 运动学分析
2.5 系统功能的实现
2.5.1 虚拟场景显示窗
2.5.2 碰撞检测模块
2.5.3 自动演示模式
2.5.4 控制训练模式
2.6 本章小结
第3章 运动感觉双向神经通道的设计
3.1 引言
3.2 多模式神经控制模块
3.2.1 肌电信号的采集
3.2.2 肌电信号的解码
3.2.3 肌电信号的显示
3.3 虚拟力计算
3.4 感觉反馈模块
3.4.1 振动反馈策略
3.4.2 振动反馈控制器通讯模块设计
3.4.3 振动电机驱动电路设计
3.5 本章小结
第4章 智能上肢假肢的生机闭环交互训练实验
4.1 引言
4.2 实验设置
4.3 生机闭环交互实验
4.4 实验任务及评价指标
4.5 实验结果及分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]假肢中的感知及其反馈技术研究进展[J]. 朱波,褚亚奇,赵新刚. 生物医学工程学杂志. 2019(06)
[2]基于虚拟现实技术的碰撞检测算法综述[J]. 于文斐. 民航学报. 2019(04)
[3]下肢康复机器人肌电感知与人机交互控制方法[J]. 张小栋,陈江城,尹贵. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[4]康复机器人的人机交互控制方法[J]. 梁旭,王卫群,侯增广,任士鑫,彭亮,胡进. 中国科学:信息科学. 2018(01)
[5]智能假肢手的生机电集成[J]. 姜力,杨斌,黄琦,曾博,樊绍巍,杨大鹏,郭闯强. 机器人. 2017(04)
[6]具有关节限位的7R仿人机械臂逆运动学优化[J]. 霍希建,刘伊威,姜力,夏晶,刘宏. 吉林大学学报(工学版). 2016(01)
博士论文
[1]自适应肌电模式识别及假手人机交互控制的研究[D]. 黄琦.哈尔滨工业大学 2018
[2]操作感知一体化灵巧假手机构及滑动控制的研究[D]. 曾博.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]智能假肢手的多模态感知反馈及生机交互训练[D]. 胡建浩.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于RGB-D深度学习的假手抓取模式识别及控制研究[D]. 施纯源.哈尔滨工业大学 2018
[3]仿生假手的阵列式电触觉反馈系统及策略研究[D]. 王博雅.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于臂/手系统的轴孔装配方法研究[D]. 朱兆杰.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于运动功能复现方法的假手腕部机构研究[D]. 樊士冉.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于振动反馈的智能假肢抓握系统设计与研究[D]. 赖秋霞.华中科技大学 2016
[7]操作感知一体化假手构型优化设计及虚拟训练系统的研究[D]. 陈川.哈尔滨工业大学 2013
[8]仿生假手双向生机接口系统及交互控制的研究[D]. 黄琦.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3734739
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及目的
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 假肢虚拟训练系统研究现状
1.2.2 肌电控制方法
1.2.3 感觉反馈技术
1.3 课题来源
1.4 主要研究内容
第2章 智能上肢假肢训练系统的建立
2.1 引言
2.2 系统设计
2.2.1 系统需求分析
2.2.2 系统总体设计
2.3 开发平台
2.4 虚拟模型
2.4.1 虚拟假肢外形建模
2.4.2 运动学分析
2.5 系统功能的实现
2.5.1 虚拟场景显示窗
2.5.2 碰撞检测模块
2.5.3 自动演示模式
2.5.4 控制训练模式
2.6 本章小结
第3章 运动感觉双向神经通道的设计
3.1 引言
3.2 多模式神经控制模块
3.2.1 肌电信号的采集
3.2.2 肌电信号的解码
3.2.3 肌电信号的显示
3.3 虚拟力计算
3.4 感觉反馈模块
3.4.1 振动反馈策略
3.4.2 振动反馈控制器通讯模块设计
3.4.3 振动电机驱动电路设计
3.5 本章小结
第4章 智能上肢假肢的生机闭环交互训练实验
4.1 引言
4.2 实验设置
4.3 生机闭环交互实验
4.4 实验任务及评价指标
4.5 实验结果及分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]假肢中的感知及其反馈技术研究进展[J]. 朱波,褚亚奇,赵新刚. 生物医学工程学杂志. 2019(06)
[2]基于虚拟现实技术的碰撞检测算法综述[J]. 于文斐. 民航学报. 2019(04)
[3]下肢康复机器人肌电感知与人机交互控制方法[J]. 张小栋,陈江城,尹贵. 振动.测试与诊断. 2018(04)
[4]康复机器人的人机交互控制方法[J]. 梁旭,王卫群,侯增广,任士鑫,彭亮,胡进. 中国科学:信息科学. 2018(01)
[5]智能假肢手的生机电集成[J]. 姜力,杨斌,黄琦,曾博,樊绍巍,杨大鹏,郭闯强. 机器人. 2017(04)
[6]具有关节限位的7R仿人机械臂逆运动学优化[J]. 霍希建,刘伊威,姜力,夏晶,刘宏. 吉林大学学报(工学版). 2016(01)
博士论文
[1]自适应肌电模式识别及假手人机交互控制的研究[D]. 黄琦.哈尔滨工业大学 2018
[2]操作感知一体化灵巧假手机构及滑动控制的研究[D]. 曾博.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]智能假肢手的多模态感知反馈及生机交互训练[D]. 胡建浩.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于RGB-D深度学习的假手抓取模式识别及控制研究[D]. 施纯源.哈尔滨工业大学 2018
[3]仿生假手的阵列式电触觉反馈系统及策略研究[D]. 王博雅.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于臂/手系统的轴孔装配方法研究[D]. 朱兆杰.哈尔滨工业大学 2018
[5]基于运动功能复现方法的假手腕部机构研究[D]. 樊士冉.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于振动反馈的智能假肢抓握系统设计与研究[D]. 赖秋霞.华中科技大学 2016
[7]操作感知一体化假手构型优化设计及虚拟训练系统的研究[D]. 陈川.哈尔滨工业大学 2013
[8]仿生假手双向生机接口系统及交互控制的研究[D]. 黄琦.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3734739
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3734739.html
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