基于表面肌电信号的腰部康复机器人控制系统设计及试验研究

发布时间：2021-09-02 03:14

　　由于老龄化和偏瘫患者的增多,腰部功能障碍患者日益增多,现有的腰部康复手段有限,康复治疗师和有效的康复设备短缺,康复成本高、效果不明显等问题逐渐成为腰部康复的一个难题,为了有效地帮助腰部损伤患者恢复腰部运动能力,本文设计一种新型柔索驱动腰部康复机器人,能更加智能化地帮助患者康复训练。本文针对一种新型腰部康复机器人进行运动学及动力学分析,并根据患者腰部损伤的程度,分别制定了相对应的腰部康复训练策略。肌电信号能够很好的反映人体的肢体运动,采集患者腰部表面肌电信号用于主被动康复训练。由于肌电信号的微弱性、低频性及高阻抗性,设计调理电路对肌电信号滤波并对采集信号预处理,然后提取特征值用于腰部运动的模式识别,对向前、向后、向左、向右四种腰部运动进行分类识别,保证患者康复训练的安全性同时可提高患者的主动参与性。采用BP分类和SVM分类两种分类器,准确率达到94.7%。最后对腰部康复机器人上的多传感器信息进行融合,使用PID控制算法对机器人进行控制,将数值模拟结果和试验结果进行分析比较,得到的柔索长度和拉力的数据模拟结果与试验结果基本吻合,患者腰部的实际运动轨迹与训练轨迹基本吻合,误差在可控范围内,验... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

人体搬运辅助设备

其连接人体下肢各部分、腰部及背部，可实现髋关节、膝和踝关节的转动，用于帮助肢体有障碍的人[21]，如图1.2 所示。图 1.1 人体搬运辅助设备 图 1.2 外骨骼助力机器人Fig1.1 Human handling AIDS decive Fig1.2 Exoskeleton assisted robotImamura 等学者根据研究人体腰部不同弯曲运动与人体背部不同肌肉输出力的关系，研制了一种弹力衣，其穿戴后的弹力提供使用者腰部辅助力，可以有效地减轻使用者在弯腰时对腰部的挤压力，如图 1.3 所示为骨骼模型弹性辅助设备[22]。日本松下为了优化其外骨骼助力机器人，使用新型材料，不断减轻外骨骼体积和重量，推出新一代的 AWN-03 助力机器人，可完成弯腰动作，并可助力人体行走[23]。图 1.3 骨骼模型弹性带 图 1.4 AWN-03 松下外骨骼助力机器人Fig1.3 Elastic belts using musculoskeletal Fig.1.4 AWN-03 panasonic exoskeletonmodel powered robot

3图 1.3 骨骼模型弹性带 图 1.4 AWN-03 松下外骨骼助力机器人ig1.3 Elastic belts using musculoskeletal Fig.1.4 AWN-03 panasonic exoskeletomodel powered robot


本文编号：3378191