基于下肢骨骼肌模型的人机交互系统研究

发布时间：2024-07-11 02:59

　　近年来,随着老年人口和关节炎、中风等患者数量的持续增长,智能康复机器人越来越受到重视,逐渐成为辅助传统理疗师进行康复训练的重要工具。在机器人辅助康复领域,为了实现患者主导的、自然的、智能的机器人控制,需充分考虑患者的主动运动意图和肌体活动状态,通过人体骨骼肌模型创建人机交互接口和系统,可为辅助型康复机器人提供一种自主灵活的控制手段,在保证人体主观性和灵活性的前提下,改善患者的康复效果。本文以人体关节运动的动力部分——骨骼肌为对象,结合运动过程中的表面肌电信号分析和运动学信息反馈,研究人体运动产生的生物力学过程,建立一种新型的人体下肢骨骼肌模型,并基于该模型设计并实现一种直观自然、灵活高效、安全可靠的人机交互系统。主要研究工作包括:(1)为提高骨骼肌肉模型的准确性,针对肌肉活动的个体性差异,研究表征肌体活动状态的人体表面肌电信号特征提取方法,并通过实验分析肌电信号与力信息的映射关系以及肌电信号参数与关节角度的相关性。在此基础上,选取合适的肌电特征值作为骨骼肌模型的输入,在实际环境中对所提取特征参数进行实验验证和分析。(2)针对人机交互接口自主性和准确性不足的问题,提出一种改进的下肢骨骼肌...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Hill肌肉模型

建模方面[6]。由于Hill模型的深了研究和改进，不断将不同的思深入研究，Huxley提出著名的研究肌肉的收缩力，这也是科。我国的冯元帧在1983年为了其进行验证。通过实验验证，能对肌肉力进行研究。自此，对肌肉模型进行了简化,把肌肉尼器。文献[10-11]在最大电刺激等....

图1-2TUPLEE下肢外骨骼[47]

图1-2TUPLEE下肢外骨骼[47]脑电信号一样，肌电信号也可以被用于虚拟人机交互系统。基势识别结果控制所构建的虚拟环境中的物体，从而实现人与虚好交互。中国科技大学的杨宇等人设计了一个飞机模拟飞行小势来实现对飞机的控制，实现了基于肌电信号的虚拟人机交互生动形象、控制准确率....

图2-1表面肌电信号采集设备

进行了分析研究与实验验证，选取出合适的肌电特征值输入。生理信号采集面肌电信号采集用Biometrics公司的表面肌电传感器和采集分析系统来采集系统的表面肌电电极SX230是一种主动感应传感器的信号采集并且使用非常方便。无论设备是在静态还是需要做一些很简单的准备工作。相比传....

图2-3人体下肢肌肉分布图

图2-3人体下肢肌肉分布图组织的功能、位置分布以及多次试验结果综合分析sFemorismuscle，BF）作为膝关节屈运动所对应的RectusFemorismuscle，RF）作为膝关节伸运动所据来源于年龄分布在20-30岁之间的六个健康受试电采集系统实时采集多个....

本文编号：4005149