多功能假肢手的机构设计及仿生控制方法研究

发布时间：2017-03-31 21:04

  本文关键词：多功能假肢手的机构设计及仿生控制方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：截至2010年末,我国肢体残疾人数已达到2472万人,而且还将增加。肢体残疾例如上肢截肢给患者及其家人生活带来严重不便,佩戴智能仿生假肢是帮助肢体残疾患者提高日常生活活动能力(Activities of Daily Life,ADL)水平甚至部分恢复劳动能力的最重要手段之一。目前商业化假肢手存在价格昂贵、重量相对较重、实用性低的缺点,难以辅助残疾人日常生活。基于肌电信号(Electromyography,EMG)模式识别技术提取患者动作意图控制假肢手运动是智能假肢手控制方法。限制其实际临床应用的原因之一可能是其分类器精度不足以应用于临床场合。基于分析ADL中最常用手部动作特点,本文提出了一种低成本实用性假肢手的设计方案。该假肢手通过减少电机数量降低假肢手成本。借助3D打印技术快速制作假肢手样机,并对其进行抓取范围和抓取力实验,测试样机实际性能。发现假肢手能完成ADL中85%的手部动作,证明其能辅助患者完成日常生活活动中所需大多数手部动作。为提升假肢手控制器的性能,本文将多数投票策略加入假肢手模式识别控制中,减少了假肢手控制器偶发的错误识别结果,使假肢手控制器控制假肢手运动更稳定。通过对7名健康人的实验数据测试,证实了在假肢手控制器中引入多数投票策略能提高假肢手控制器性能。并通过实验确定了最佳多数投票策略参数。
【关键词】：假肢手 低成本 肌电控制 多数投票
【学位授予单位】：中国科学院深圳先进技术研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.17
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1. 研究背景及意义11-12
• 1.2. 国内外研究现状分析12-16
• 1.3. 本文的研究内容16-19
• 第二章 假肢手的机构设计19-31
• 2.1. 假肢手的设计原则19-20
• 2.2. 假肢手机构设计20-29
• 2.2.1. 手指机构设计与分析22-24
• 2.2.2. 拇指机构设计与分析24-27
• 2.2.3. 整手设计结果及仿真27-29
• 2.3. 假肢手样机制作29-30
• 2.4. 本章小结30-31
• 第三章 控制方法优化研究31-45
• 3.1. 基于模式识别的控制方法介绍31-36
• 3.1.1. 模式识别的基本原理31-32
• 3.1.2. 信号源选择32-33
• 3.1.3. EMG信号预处理及特征提取33-34
• 3.1.4. 用于假肢控制的模式识别34-36
• 3.2. 控制方法优化36-39
• 3.2.1. 当前控制方法存在问题36-37
• 3.2.2. 对控制方法的优化37-39
• 3.3. 实验平台搭建39-41
• 3.4. 预实验及结果41-44
• 3.5. 本章小结44-45
• 第四章 假肢手实验45-57
• 4.1. 假肢手抓取实验45-49
• 4.1.1. 抓握形状实验45-46
• 4.1.2. 抓握力测试46-47
• 4.1.3. 进一步讨论47-49
• 4.2. 假肢手控制实验49-55
• 4.2.1. 实验系统简介49-50
• 4.2.2. 实验方法50-52
• 4.2.3. 实验结果与分析52-55
• 4.3. 本章小结55-57
• 第五章 结束语57-59
• 5.1. 本文工作总结57
• 5.2. 下一步研究方向57-59
• 参考文献59-65
• 致谢65-67
• 作者简介67

  本文关键词：多功能假肢手的机构设计及仿生控制方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：280082