肌电信号控制下肢假肢关键技术研究

发布时间：2017-10-13 22:35

  本文关键词：肌电信号控制下肢假肢关键技术研究

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【摘要】：假肢是截肢患者重获行动能力的唯一途径，识别人体下肢运动中的支撑期摆动期以及路况，对控制假肢十分重要。目前假肢的控制中常常采用一些检测人体运动信息的传感器，这些传感器有一些固有缺点。利用人体肌电信号代替传统传感器是控制假肢的新途径，本文就这一领域的基础理论和工程方法做研究和探讨。利用肌电信号完成对支撑期摆动期以及路况信息的识别。具体工作如下： 1设计实验，使用Thought Technology公司出品的人体生理数据采集设备，采集多种路况下（平地行走、上坡道、下坡道、上楼梯、下楼梯）的下肢肌群的表面肌电信号。 2对采集到的肌电信号做离线分析处理，提出双层窗理论。利用加权滤波移动窗对信号进行软件滤波；采用限高移动窗对肌电信号的特征值进行提取，准确判定下肢肌群收缩的开始时刻。 3分析处理平地行走时采集的表面肌电信号数据，以区分行走步态中的支撑期和摆动期，根据实验结果判断双层窗理论是否有效。 4设计识别不同路况的采集实验，选取相关肌肉，提取肌电信号，并利用双层移动窗进行分析、处理。并编写MFC窗口程序，将算法识别结果动态展示。 通过肌电信号采集和处理可知，肌电信号有其自身的特点。优势在于能够反映人体运动的主观意愿；缺点在于其幅值本身较为微弱，采集环境中带来很多噪声，，过多的噪声为有效信息的提取带来了困难。本文提出的双层窗算法对信号进行了滤波和特征提取，较为有效的完成了课题预设的任务。但算法的实用性需要在实际的假肢平台上进行验证、改进。
【关键词】：表面肌电信号 加权滤波移动窗 限高移动窗 支撑期 摆动期
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.17
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-12
• §1-1 研究背景8-9
• §1-2 课题研究领域的发展现状9-10
• 1-2-1 国外研究现状9-10
• 1-2-2 国内研究现状10
• §1-3 本论文主要研究内容10-12
• 1-3-1 研究目的10
• 1-3-2 研究方法10
• 1-3-3 关键技术10-11
• 1-3-4 研究意义11-12
• 第二章 肌电信号概述及其在人体下肢运动中的表现12-20
• §2-1 人体肌电信号简介12-16
• 2-1-1 肌电信号驱动肌肉的收缩12
• 2-1-2 肌电信号的自身特点12-13
• 2-1-3 表面肌电信号的检测方法13-14
• 2-1-4 本文所用肌电信号传感器14-15
• 2-1-5 表面肌电信号的预处理15-16
• §2-2 人体下肢运动分析16-18
• 2-2-1 平地行走步态分析16
• 2-2-2 不同路况的步态分析16-18
• §2-3 肌电信号在人体下肢运动中的表现18-19
• §2-4 小结19-20
• 第三章 肌肉动作状态的判别20-28
• §3-1 基于移动窗的肌电信号滤波算法20-24
• 3-1-1 移动窗简介20-22
• 3-1-2 基于加权滤波移动窗的肌电信号滤波算法22-24
• §3-2 基于限高移动窗的肌肉动作识别24-27
• 3-2-1 限高移动窗分析肌电信号24-27
• §3-3 小结27-28
• 第四章 支撑期摆动期识别的实验设计28-34
• §4-1 基于双层窗的支撑期摆动期识别28-29
• 4-1-1 实验理论根据28-29
• §4-2 肌电信号识别支撑期摆动期的实验设计29-32
• 4-2-1 肌电信号采集实验设计29-31
• 4-2-2 肌电信号算法处理结果31
• 4-2-3 误差分析31-32
• §4-3 小结32-34
• 第五章 路况识别的实验设计及仿真系统设计34-45
• §5-1 路况识别实验设计34-38
• 5-1-1 肌肉选取34-35
• 5-1-2 路况识别实验35-38
• §5-2 实验仿真系统设计38-44
• 5-2-1 肌电信号显示模块设计38-39
• 5-2-2 算法模块和个人信息录入模块设计39-40
• 5-2-3 实验结果仿真模块设计40-44
• §5-3 小结44-45
• 第六章 总结45-46
• §6-1 总结45
• §6-2 工作展望45-46
• 参考文献46-49
• 附录 A 人体下肢肌肉解剖图49-50
• 致谢50-51
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1027465