肌电信号采集与肌电假肢控制的研究

发布时间：2017-05-16 05:11

  本文关键词：肌电信号采集与肌电假肢控制的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 当人体肌肉收缩时,通过在皮肤表面安放电极可采集到肌肉相应动作电位,即表面肌电信号。表面肌电信号已被广泛地应用于肌肉损伤诊断、康复医学及体育运动等方面的研究,其中一项重要和典型的应用为用表面肌电信号控制假肢。传统的肌电假肢控制方式训练过程漫长、动作笨拙、使用不自然,使用者精神负担大。随着先进的信号处理技术及高性能微处理器的应用,出现了基于模式识别的肌电假肢控制技术,这种方法可以减少使用者的训练时间,实现自然、方便的操控,极大地提高了使用的便利性。本文即是对基于模式识别的假肢控制的相关内容进行研究,主要内容包括以下几个方面。 通过分析传统肌电假肢存在的问题和国内外该领域的研究现状,建立基于模式识别的肌电假肢控制总体方案,并对总体方案的组成结构、功能和具体实现方法进行比较详细的介绍。 建立八通道表面肌电信号采集装置,包括表面肌电信号放大滤波电路和基于虚拟仪器的肌电信号采集软件。其中肌电信号放大滤波电路包含放大、高通滤波、低通滤波、带阻滤波和补偿电路等模块;肌电采集软件可以实现肌电信号的采集、存储等功能。 提出将织物电极应用于肌电假肢控制中。为了证实这一方法的可行性,设计了织物电极,采用实验对比的方法,比较了织物电极与传统电极采集的信号经过模式识别后的动作分类精度,证明了织物电极可以取代传统电极应用于智能假肢控制中。 建立机械假肢的控制接口电路,采用Solidwork软件和VRML虚拟现实语言建立了虚拟假肢模型,并利用Matlab软件的Simulink工具箱对虚拟假肢进行实时控制。
【关键词】：肌电信号 假肢控制 织物电极 虚拟现实
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH772;R741.044
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题背景及研究意义9-11
• 1.3 国内外的研究现状11-13
• 1.4 主要研究内容13-14
• 第2章 表面肌电信号的采集14-31
• 2.1 引言14
• 2.2 肌电信号产生机理和特征14-15
• 2.3 织物电极15-18
• 2.4 肌电信号调理电路设计18-27
• 2.4.1 主放大电路19-21
• 2.4.2 高通滤波器和低通滤波器21-23
• 2.4.3 带阻滤波器23-25
• 2.4.4 调零电路和补偿电路25-27
• 2.5 肌电信号采集27-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第3章 肌电信号动作类型的识别31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 基于模式识别的肌电假肢控制方案31-32
• 3.3 肌电信号的预处理32-34
• 3.4 肌电信号的时域特征提取34-35
• 3.5 基于LDA的肌电信号动作分类35-37
• 3.6 肌电信号的实时处理37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第4章 肌电假肢的控制39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 机械假肢39-40
• 4.3 机械假肢的控制接口40-42
• 4.4 机械假肢的速度控制42
• 4.5 虚拟假肢42-47
• 4.5.1 VRML语言44-45
• 4.5.2 虚拟模型的平移旋转45
• 4.5.3 虚拟假肢的节点结构45-47
• 4.6 虚拟假肢的控制47-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第5章 实时仿真和实验52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 虚拟假肢的实时控制52-57
• 5.3 实验目的57-58
• 5.4 实验方法58-62
• 5.4.1 实验准备60
• 5.4.2 实验中的动作类型60-61
• 5.4.3 电极的安放位置61-62
• 5.4.4 动作分类器62
• 5.5 实验结果62-64
• 5.6 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨立才,李佰敏,李光林,贾磊;脑-机接口技术综述[J];电子学报;2005年07期

2 吴边;苏煜;张剑慧;李昕;张吉财;陈卫东;郑筱祥;;基于P300电位的新型BCI中文输入虚拟键盘系统[J];电子学报;2009年08期

3 叶卉;李东平;夏芝林;;镀银纤维的研发进展及应用[J];纺织导报;2006年06期

4 查理;;肌电假手的研究进展[J];国防科技;2007年09期

5 樊绍巍;刘伊威;金明河;兰天;陈兆們;刘宏;赵大威;;HIT/DLR HandⅡ类人形五指灵巧手机构的研究[J];哈尔滨工程大学学报;2009年02期

6 梅文博;杜慧茜;;基于量子理论的信号处理研究进展[J];科技导报;2008年02期

7 陈光建;何华平;曾惠彬;;心电信号放大滤波电路的研究与设计[J];四川理工学院学报(自然科学版);2009年04期

8 张晓文,杨煜普,许晓鸣,胡天培;上肢假肢控制模式的信息源研究[J];生物医学工程学杂志;2002年04期

9 何庆华,彭承琳,吴宝明,王禾;有源电极用于表面肌电信号的检测[J];生物医学工程学杂志;2003年03期

10 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;中国首例人体残肢神经信息控制电子假肢实验研究快报[J];中华物理医学与康复杂志;2004年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张勇;基于Simulink的机器人虚拟现实仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

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本文编号：369623