基于肌电解码的多功能假肢控制系统开发

发布时间：2022-10-21 12:57

　　利用神经机器接口技术、信息解码技术以及先进的机器人仿生控制技术,为肢体残缺者的运动功能康复研制新一代高性能康复假肢控制系统,恢复他们的肢体运动功能,是现代康复工程的重要方向。由于表面肌肉电信号（surface electromyogram,简称sEMG）具有获取比较方便、信号比较稳定等特点,所以把它当作人机交互控制信号,控制多功能假肢已成为研究热点。 本文把表面肌电信号作为多功能假肢的控制信号源,通过研究其特性,设计出相应放大器和采集系统,通过这个采集系统可以采集多路信号；然后对采集的信号进行解码并设计动作分类器；最后开发虚拟与现实训练平台和多功能假肢实时控制系统。 分析表面肌电的基本特性,根据其特性设计出前置放大器和主放大器。前置放大器置于采集电极处,针对信号的微弱性和易受干扰的特性及时地对其进行放大和滤波；主放大器作用是对信号进行更高倍数的放大和进一步滤波以及消除工频干扰。 设计表面肌电信号的采集系统,通过该系统可以实时监测多路信号、选择性的进行一些处理、离线或在线把信号存储到硬盘中。 对采集的表面肌电信号进行解码,研究其时域特征和频域特征。设计几种分类器,... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题背景及假肢发展历史
    1.3 研究现状及研究意义
    1.4 主要研究内容
第2章 肌电信号采集系统
    2.1 引言
    2.2 肌电信号产生机理及特征
        2.2.1 肌肉的作用和特性
        2.2.2 肌电信号产生的机理
        2.2.3 肌电信号的特征
    2.3 放大器的设计
        2.3.1 前置放大器
        2.3.2 主放大器和滤波器
    2.4 肌电信号采集系统设计
        2.4.1 系统开发平台
        2.4.2 系统设计
        2.4.3 数字滤波设计
    2.5 本章小结
第3章 肌电信号解码及动作识别
    3.1 引言
    3.2 肌电信号预处理
    3.3 肌电信号的时域特征及特征提取
    3.4 分类器的比较及选择
        3.4.1 基于概率分布的LDA分类器
        3.4.2 Fisher分类器
        3.4.3 分类器比较
    3.5 本章小结
第4章 基于虚拟与现实的人机交互训练系统
    4.1 引言
    4.2 虚拟与现实
        4.2.1 虚拟与现实的特点
        4.2.2 虚拟与现实的关键技术及运用
    4.3 虚拟手臂设计
    4.4 人机交互训练系统开发
        4.4.1 系统搭建思路及平台选择
        4.4.2 虚拟训练系统的构成
    4.5 虚拟手实时控制与训练
    4.6 本章小结
第5章 肌电假肢实时控制
    5.1 引言
    5.2 肌电手臂设计与改装
    5.3 假肢实时控制系统搭建
        5.3.1 系统的软件部分
        5.3.2 控制模块设计
        5.3.3 假肢驱动电路设计
    5.4 实时控制系统测试
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]使用Fisher线性判别方法的提取分类器[J]. 李文斌,陈嶷瑛,张娟,张新东.  计算机工程与应用. 2010(14)
[2]DLR/HIT机器人灵巧手手指位置控制的研究[J]. 刘伊威,赵京东.  机械与电子. 2009(10)
[3]Fisher大间距线性分类器[J]. 陈才扣,杨静宇.  中国图象图形学报. 2007(12)
[4]肌电假手的研究进展[J]. 查理.  国防科技. 2007(09)
[5]脑-机接口技术综述[J]. 杨立才,李佰敏,李光林,贾磊.  电子学报. 2005(07)
[6]中国首例人体残肢神经信息控制电子假肢实验研究快报[J]. 贾晓枫,陈统一,陈中伟,张键,张晓文,斯扬,胡天培,高忠华,杨煜普.  中华物理医学与康复杂志. 2004(01)
[7]肌电假肢控制中的表面肌电信号的研究进展与展望[J]. 雷敏,王志中.  中国医疗器械杂志. 2001(03)
[8]肌电信号分析方法的研究及进展[J]. 蔡立羽,王志中.  中国医疗器械杂志. 1999(04)
[9]维纳与控制论[J]. 胡作玄.  百科知识. 1996(06)



本文编号：3695689