基于表面电的坡道步态失稳自适应平衡研究

发布时间：2017-09-03 01:03

  本文关键词：基于表面电的坡道步态失稳自适应平衡研究

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【摘要】：滑跌是酿成工作场所、家居环境和公共场所意外事故的主要原因之一,而带有坡度的道路是发生滑跌的典型路况条件之一。对于行走过程中偶发的滑跌现象,人会做出一系列自主反应恢复平衡,肌电信号能够较好地反映人在发生自主反应时的肌肉活动状态和功能状态。本课题是从人在坡道行走过程中发生失稳现象的内因进行分析,采集相关肌肉的肌电信号,并结合步态参数进行分析,探究坡道步态失稳后的自适应平衡策略。该策略可以应用在双足机器人、下肢矫正、康复工程等领域。通过同步使用表面肌电系统和vicon运动采集系统,采集10位健康男性在坡度为0、1：12、1：10三种坡道上进行干燥和油的下坡对比行走试验时,下肢左右侧十六块主要肌肉(左右股直肌、左右股外侧肌、左右股内侧肌、左右半腱肌、左右股二头肌、左右胫骨前肌、左右内侧腓肠肌、左右外侧腓肠肌)的表面肌电信号和步态参数进行分析。主要研究以下三个方面内容并得出相应的结论。第一,分别在坡度为0、1：12、1：10三种坡道环境下,使用单因素方差分析湿滑介质油和干燥环境下的各个步态时相的时间、步速、步幅；踝关节、膝关节、髋关节的关节角度；平均幅值、肌电积分、峰值、肌肉激活延迟时间、肌肉激活持续时间、肌肉协同收缩率。分析湿滑介质油扰动后的步态参数和肌电参数变化规律,总结出湿滑介质扰动下的自适应平衡规律。第二,使用单因素方差分析不同坡度扰动下(坡度为0、1：12、1：10)在湿滑介质油面下各个步态时相的时间、步速、步幅；踝关节、膝关节、髋关节的关节角度；平均幅值、肌电积分、峰值、肌肉激活延迟时间、肌肉激活持续时间、肌肉协同收缩率。分析随着坡度增加步态参数和肌电参数是否有明显的线性变化规律,并总结出坡度扰动下的自适应平衡规律。第三,分别在坡度为0、1：12、1：10三种坡道环境下,分析湿滑介质油扰动下肢左右侧肌肉的肌电幅值在一个步态周期内变化情况,结合关节角度,总结出湿滑介质油扰动下的自适应平衡规律,并初步探讨双足机器人自适应平衡控制设计方法。
【关键词】：步态失稳 自适应平衡 肌电信号 坡道
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-12
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状及其局限性8-11
• 1.2.1 平地步态失稳研究8-10
• 1.2.2 坡道步态失稳研究10-11
• 1.3 主要研究内容11-12
• 2 人体下肢肌肉和肌电信号概述12-21
• 2.1 下肢骨骼肌肉概述12-17
• 2.1.1 下肢骨骼肌肉分类12
• 2.1.2 参与人体下肢各关节运动的主要肌群12-14
• 2.1.3 行走试验的肌群选取14-17
• 2.2 肌电信号概述17-21
• 2.2.1 肌电信号产生原理17
• 2.2.2 表面肌电信号概述17-21
• 3 试验方案设计21-30
• 3.1 试验对象21
• 3.2 实验设备21-23
• 3.3 试验设计23-26
• 3.3.1 试验设计步骤23-26
• 3.3.2 试验注意事项26
• 3.4 测试指标26-29
• 3.4.1 步态参数26-28
• 3.4.2 肌电参数28-29
• 3.5 试验数据处理29-30
• 4 湿滑介质扰动下自适应平衡反应分析30-83
• 4.1 坡度为0湿滑介质扰动下自适应平衡反应分析30-47
• 4.1.1 步态参数分析30-34
• 4.1.2 下肢肌电参数显著性分析34-47
• 4.1.3 本节小结47
• 4.2 坡度为1：12湿滑介质扰动下自适应平衡反应分析47-65
• 4.2.1 步态参数分析47-51
• 4.2.2 下肢肌电参数显著性分析51-64
• 4.2.3 本节小结64-65
• 4.3 坡度为1：10湿滑介质扰动下自适应平衡反应分析65-83
• 4.3.1 步态参数分析65-68
• 4.3.2 下肢肌电参数显著性分析68-81
• 4.3.3 本节小结81-83
• 5 坡度扰动下自适应平衡反应分析83-103
• 5.1 坡度扰动下步态参数分析83-86
• 5.1.1 时-空参数分析83-84
• 5.1.2 运动学参数分析84-86
• 5.2 坡度扰动下下肢肌电参数变化规律分析86-102
• 5.2.1 平均幅值分析87-92
• 5.2.2 肌电积分分析92-98
• 5.2.3 峰值分析98-100
• 5.2.4 时间参数分析100-101
• 5.2.5 肌肉的协同收缩率分析101-102
• 5.3 本章小结102-103
• 6 双足机器人自适应平衡控制方法探究103-114
• 6.1 坡度为0时双足机器人自适应平衡控制方法探究103-107
• 6.2 坡度为1：12时双足机器人自适应平衡控制方法探究107-110
• 6.3 坡度为1：10时双足机器人自适应平衡控制方法探究110-114
• 7 总结和展望114-116
• 7.1 全文工作总结114
• 7.2 研究展望114-116
• 8 参考文献116-122
• 9 致谢122

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1 门洪学;张国栋;吴其常;卞传华;李晓光;;靴式步态系统的研制与206名正常青年人步态分析[J];小儿麻痹研究;1990年02期

2 ;《临床实用步态分析学》[J];中国康复医学杂志;1993年06期

3 ;新书介绍——临床实用步态分析学[J];骨与关节损伤杂志;1993年04期

4 ;98篇有关步态分析的文献信息(续前)(英文)[J];国外医学(物理医学与康复学分册);1998年04期

5 张福金;临床步态分析[J];国外医学(物理医学与康复学分册);1999年03期

6 张瑞红,王人成,金德闻,张济川;不同路况下的人体步态微机检测[J];现代康复;2000年05期

7 吴文;异常步态模仿演示在步态分析教学中的价值[J];中国康复;2001年01期

8 宋兰欣;步态分析在神经系统疾病患者康复中的应用[J];中国临床康复;2005年29期

9 孙嘉利;唐丹;钟世镇;;三维步态分析的研究与应用[J];中国组织工程研究与临床康复;2007年05期

10 钟红刚;徐社教;王萱;王德龙;王永志;张万强;董福慧;;正常人自然行走负重步态遥测分析[J];中国骨伤;2007年S1期

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1 张丽艳;高艳凤;王振玲;;偏瘫病人的步态分析[A];中国康复医学会第三次康复治疗学术大会论文汇编[C];2002年

2 王连成;许世波;;步态分析测试在老年人跌到风险评估中的应用[A];中国康复医学会运动疗法分会第十一届全国康复学术大会学术会议论文摘要汇编[C];2011年

3 岳雨珊;俞君;朱毅;;三维步态分析的研究进展及其局限性[A];首届全国脑外伤治疗与康复学术大会论文汇编（下）[C];2011年

4 朱波;王志彬;;步态分析方法在临床治疗与康复中的应用[A];第11届全国中西医结合骨伤科学术研讨会论文汇编[C];2003年

5 曾仁迪;陈德请;李世文;;红外光技术于步态分析上的应用[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年

6 程枭;;常见中枢性运动控制障碍异常步态的分析与训练[A];2013浙江省物理医学与康复学学术年会暨第八届浙江省康复医学发展论坛论文集[C];2013年

7 黄燕平;范昕;;谈步态分析[A];第12届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编[C];2008年

8 侯来永;谢欲晓;孙启良;;偏瘫患者异常步态的矫正训练[A];第四届全国康复治疗学术大会论文摘要汇编[C];2004年

9 赵国如;任露泉;田丽梅;;人体步态信息测量方法及其工程应用前景探讨[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];2006年

10 李岩;顾旭东;姚云海;吴华;李辉;王伟;;骨盆强化训练对偏瘫患者步态的影响[A];中国康复医学会脑血管病专业委员会换届暨第十五次全国脑血管病康复学术年会、湖南省康复医学会神经康复专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

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7 邹晓峰;士兵在负重行军时步态的生物力学特征[D];北京体育大学;2010年

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本文编号：781911