融合肌电信号的生物融合式助行外骨骼控制研究
发布时间：2021-06-05 06:39
随着世界人口老龄化情况的日益严重,老年人的行走能力成为了亟待解决的问题。为了能够延长老年人独立生活的时间长度,能够研发一款可以助力老年人行走的设备非常必要。而助力设备的对老年人的辅助行走的功能实现依赖于控制策略,针对生物融合式助行外骨骼基于力信号的模糊控制策略存在的缺点,本文提出一种融合肌电信号与力信号的混合控制策略。使用图像化编程软件LabVIEW进行程序编写及搭建人机交互界面,并依据现有的外骨骼设备对控制策略进行验证。首先,使用图像法对人体步态周期进行分析,测量行走过程中冠状面内质心的偏移量,同时也对行走过程中髋关节与足底距离的变化规律进行测量,为后期的减重助行工作提供数据支持。对步态周期内下肢肌群的活跃关系进行探讨,对行走过程中下肢肌群的表面肌电信号与步态时相的关系进行分析。其次,对肌电信号的产生机理及特性进行探讨,对本文所选用的表面肌电信号采集系统进行介绍。对sEMG进行时域、频域和时频域的特征提取及分析,并对特征空间进行降维,筛选出用于模式识别的sEMG时域特征空间。再次,基于LabVIEW软件对筛选过的sEMG的时频特征进行模式识别,利用LabVIEW软件编写神经网络模式识...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Hardiman外骨骼机器人
第 1 章 绪 论自由度[15]。与同期其它公司研发的外骨骼机器人相比，BLEEX 属于比较成功的一款且在后续的研发中还在一直改进[16]。BLEEX 采用基于灵敏度放大的混合控制策略当处于摆动相阶段，外骨骼的腿部关节由一个正反馈力放大器控制，当进入支撑时，启用位置控制器，这样可以减小 BLEEX 关节角与人体自身关节角之间的差异采用这种混合控制策略，使用者可以在负重 18kg 的情况下以 0.5m/s 的速度行走。
燕山大学工学硕士学位论文2010 年伯克利公司又发布了一款名为 eLEGS 的外骨骼助行机器人，如图 1-4。该款外骨骼机器人主要用于帮助截瘫患者进行行走活动。eLEGS 由电池提供，电池可以保证使用者连续使用外骨骼行走 6 小时左右，基本可以满足患者一运动量。eLEGS 由两部分组成：外骨骼框架及控制拐杖。值得一提的是，设计控制拐杖中安装了传感器，使用者在穿戴上 eLEGS 行走时，自带的控制系统可据传感器信号判断使用者的当前姿态以及运动趋势，并根据这些信息实时的辅用者进行行走活动[18]。eLEGS 采用预定义步态轨迹的控制策略实现助行功能，人的两条腿以同样的轨迹进行对称运动。摇摆相和支撑相的姿态转换主要利用撞击检测触发。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015—2050年中国人口老龄化趋势与老年人口预测[J]. 陈艳玫,刘子锋,李贤德,黄奕祥. 中国社会医学杂志. 2018(05)
[2]人机共融的主动型下肢假肢分层控制策略探讨[J]. 赵伟亮,曹武警,李瑨,魏小东,喻洪流. 生物信息学. 2017(03)
[3]老年典型病例分析及康复研究[J]. 陆春华,王凯. 基层医学论坛. 2017(07)
[4]二维小波包分解在计算机图像重构中的应用[J]. 杨全海. 电子设计工程. 2016(24)
[5]基于表面肌电信号的人体步态事件快速识别方法[J]. 陈江城,张小栋,尹贵. 中国机械工程. 2016(07)
[6]康复机器人辅助站立人体质心动量测试及模拟[J]. 王志强,姜洪源,Roman Kamnik. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[7]肌电图（EMG）在运动生物力学研究中的应用[J]. 王琨,李小生,宋姌,富仁杰,郭晓慧. 体育科研. 2014(01)
[8]论计划生育政策对我国人口老龄化的双重影响[J]. 杨垣国. 重庆第二师范学院学报. 2013(06)
[9]下肢外骨骼助行机器人研究现状及发展趋势[J]. 刘会勇,赵青. 机械设计与制造. 2013(08)
[10]表面肌电信号采集及动作识别系统[J]. 张红奎,汪地,杨浩,李智,陈燕军. 机械设计与制造. 2013(08)
博士论文
[1]收入差距、子女需求及生育行为差异[D]. 张新洁.山东大学 2017
硕士论文
[1]基于神经网络的机器人肌电控制接口研究[D]. 廖梓宇.燕山大学 2018
[2]基于肌电信号的手臂动作识别及虚拟仿真[D]. 王飞.山西大学 2017
[3]8周肌肉等长收缩练习对肌肉力量、呼吸功能和血管弹性的影响研究[D]. 林玲.扬州大学 2016
[4]基于主成分分析的特征提取的研究[D]. 赵秀红.西安电子科技大学 2016
[5]外骨骼助行机器人的构型设计与静稳定行走步态规划[D]. 易子凯.苏州大学 2015
[6]基于肌电信号的下肢步态特征提取及其识别方法[D]. 王佳佳.杭州电子科技大学 2015
[7]基于无髓神经模型传导阻断的仿真实验研究[D]. 陈茜.北京交通大学 2014
[8]基于表面肌电信号的下肢运动模式识别的研究[D]. 王光旭.河北工业大学 2014
[9]基于人体运动学、动力学和ZMP的大腿肌无力老年人步态规划研究[D]. 张乐.河北工业大学 2013
[10]基于表面肌电信号的膝关节康复机器人控制技术研究[D]. 王士允.南京理工大学 2013
本文编号：3211646
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Hardiman外骨骼机器人
第 1 章 绪 论自由度[15]。与同期其它公司研发的外骨骼机器人相比，BLEEX 属于比较成功的一款且在后续的研发中还在一直改进[16]。BLEEX 采用基于灵敏度放大的混合控制策略当处于摆动相阶段，外骨骼的腿部关节由一个正反馈力放大器控制，当进入支撑时，启用位置控制器，这样可以减小 BLEEX 关节角与人体自身关节角之间的差异采用这种混合控制策略，使用者可以在负重 18kg 的情况下以 0.5m/s 的速度行走。
燕山大学工学硕士学位论文2010 年伯克利公司又发布了一款名为 eLEGS 的外骨骼助行机器人，如图 1-4。该款外骨骼机器人主要用于帮助截瘫患者进行行走活动。eLEGS 由电池提供，电池可以保证使用者连续使用外骨骼行走 6 小时左右，基本可以满足患者一运动量。eLEGS 由两部分组成：外骨骼框架及控制拐杖。值得一提的是，设计控制拐杖中安装了传感器，使用者在穿戴上 eLEGS 行走时，自带的控制系统可据传感器信号判断使用者的当前姿态以及运动趋势，并根据这些信息实时的辅用者进行行走活动[18]。eLEGS 采用预定义步态轨迹的控制策略实现助行功能，人的两条腿以同样的轨迹进行对称运动。摇摆相和支撑相的姿态转换主要利用撞击检测触发。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015—2050年中国人口老龄化趋势与老年人口预测[J]. 陈艳玫,刘子锋,李贤德,黄奕祥. 中国社会医学杂志. 2018(05)
[2]人机共融的主动型下肢假肢分层控制策略探讨[J]. 赵伟亮,曹武警,李瑨,魏小东,喻洪流. 生物信息学. 2017(03)
[3]老年典型病例分析及康复研究[J]. 陆春华,王凯. 基层医学论坛. 2017(07)
[4]二维小波包分解在计算机图像重构中的应用[J]. 杨全海. 电子设计工程. 2016(24)
[5]基于表面肌电信号的人体步态事件快速识别方法[J]. 陈江城,张小栋,尹贵. 中国机械工程. 2016(07)
[6]康复机器人辅助站立人体质心动量测试及模拟[J]. 王志强,姜洪源,Roman Kamnik. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[7]肌电图（EMG）在运动生物力学研究中的应用[J]. 王琨,李小生,宋姌,富仁杰,郭晓慧. 体育科研. 2014(01)
[8]论计划生育政策对我国人口老龄化的双重影响[J]. 杨垣国. 重庆第二师范学院学报. 2013(06)
[9]下肢外骨骼助行机器人研究现状及发展趋势[J]. 刘会勇,赵青. 机械设计与制造. 2013(08)
[10]表面肌电信号采集及动作识别系统[J]. 张红奎,汪地,杨浩,李智,陈燕军. 机械设计与制造. 2013(08)
博士论文
[1]收入差距、子女需求及生育行为差异[D]. 张新洁.山东大学 2017
硕士论文
[1]基于神经网络的机器人肌电控制接口研究[D]. 廖梓宇.燕山大学 2018
[2]基于肌电信号的手臂动作识别及虚拟仿真[D]. 王飞.山西大学 2017
[3]8周肌肉等长收缩练习对肌肉力量、呼吸功能和血管弹性的影响研究[D]. 林玲.扬州大学 2016
[4]基于主成分分析的特征提取的研究[D]. 赵秀红.西安电子科技大学 2016
[5]外骨骼助行机器人的构型设计与静稳定行走步态规划[D]. 易子凯.苏州大学 2015
[6]基于肌电信号的下肢步态特征提取及其识别方法[D]. 王佳佳.杭州电子科技大学 2015
[7]基于无髓神经模型传导阻断的仿真实验研究[D]. 陈茜.北京交通大学 2014
[8]基于表面肌电信号的下肢运动模式识别的研究[D]. 王光旭.河北工业大学 2014
[9]基于人体运动学、动力学和ZMP的大腿肌无力老年人步态规划研究[D]. 张乐.河北工业大学 2013
[10]基于表面肌电信号的膝关节康复机器人控制技术研究[D]. 王士允.南京理工大学 2013
本文编号：3211646
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