【摘要】：表面肌電信號(hào)是一種來(lái)自人體本身的生理信號(hào),可以用于對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行連續(xù)估計(jì)。目前,基于表面肌電信號(hào)的人體運(yùn)動(dòng)連續(xù)估計(jì)仍與實(shí)際測(cè)量所得的結(jié)果存在著一定的偏差,其原因可能是在復(fù)雜任務(wù)中,任務(wù)因素如運(yùn)動(dòng)速度、肢體位姿、外部負(fù)載等變化會(huì)導(dǎo)致肌電信號(hào)的模式發(fā)生了改變,確認(rèn)不同因素的影響程度將有助于調(diào)整實(shí)驗(yàn)流程,提高估計(jì)效果;同時(shí)也有可能因?yàn)楸砻婕‰娦盘?hào)本身的不平穩(wěn)性導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果波動(dòng),使用更好的預(yù)處理方法能有助于降低這種不平穩(wěn)性;另外,由于日常生活活動(dòng)的復(fù)雜性,僅做出運(yùn)動(dòng)估計(jì)尚不能滿(mǎn)足實(shí)際需求,可能還需要對(duì)人體與環(huán)境的交互力作出估計(jì),更有利于機(jī)器設(shè)備實(shí)現(xiàn)更柔順的控制。本文的目的是探討以上問(wèn)題,主要內(nèi)容如下:(1)研究任務(wù)因素對(duì)人體運(yùn)動(dòng)連續(xù)估計(jì)效果的影響。研究中以肘關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)為例,探究在改變運(yùn)動(dòng)速度、末端負(fù)載和改變手臂位姿的情況下,基于表面肌電信號(hào)的人體運(yùn)動(dòng)連續(xù)估計(jì)效果的變化情況。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)速度對(duì)估計(jì)效果有顯著影響,但另外兩種因素并不顯著影響結(jié)果,該結(jié)果為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。(2)構(gòu)建基于貝葉斯濾波的表面肌電信號(hào)預(yù)處理方法,并分析該方法在人體運(yùn)動(dòng)連續(xù)估計(jì)上的表現(xiàn)。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能有效地降低肌電信號(hào)特征值的波動(dòng)程度,同時(shí)也在保證連續(xù)估計(jì)的誤差基本不變的前提下,提高連續(xù)估計(jì)結(jié)果的平穩(wěn)性。(3)構(gòu)建基于表面肌電信號(hào)的運(yùn)動(dòng)和連續(xù)估計(jì)方法,并以使用上肢鉆孔這一動(dòng)作為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)中使用基于貝葉斯濾波的表面肌電信號(hào)預(yù)處理方法處理信號(hào),利用非負(fù)矩陣分解方法解耦肌電信號(hào)耦合關(guān)系,然后再用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法估計(jì)前臂旋轉(zhuǎn)角和交互力。實(shí)驗(yàn)證明了僅使用相關(guān)肌肉的表面肌電信號(hào),能有效地同時(shí)估計(jì)出人體的位置和交互力的控制意圖。
【圖文】：

п ě 作為高速、 п ě 作為中速以及 п ě 作為低載，手臂位姿也保持不變。選擇，在本研究中是根據(jù)一些日常生活中可能會(huì)接設(shè)置了三種不同的重量： 、 和 ，分別量。同時(shí)，肘關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度為中速、手臂位姿保持選擇主要是從實(shí)驗(yàn)觀察中決定的，如圖 2-1 所示，位和肩外旋三種。在進(jìn)行肘關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，受節(jié)，也就是說(shuō)，可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)中額外進(jìn)行肩關(guān)節(jié)內(nèi)外的時(shí)候，受試者被要求進(jìn)行 п的肩內(nèi)/外旋，并在運(yùn)動(dòng)。試者（男，22±5 歲）參與了本次實(shí)驗(yàn)，所有受試者受試者均被告知完整實(shí)驗(yàn)流程，且在正式采集前需作為止。

關(guān)節(jié)屈伸連續(xù)估計(jì)數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)圖。左圖表示初始放松狀態(tài)，右圖表示肘關(guān)試階段，受試者被要求重復(fù)完成特定條件下的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)重。由于運(yùn)動(dòng)速度并不能直觀量化，因此使用了實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)輔助運(yùn)動(dòng)三種固定重量的負(fù)重（ 、 、 ）幫助受試者控制負(fù)載，，受試者將事先練習(xí)各種運(yùn)動(dòng)，直至熟悉該動(dòng)作。據(jù)處理的數(shù)據(jù)均在 MATLAB（R2018b，TheMathWorks，美國(guó)）上進(jìn)行的目的是從sEMG中提取出相應(yīng)的特征值，并組成相應(yīng)的訓(xùn)練集的模型訓(xùn)練的效果評(píng)估。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7;R318

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張爭(zhēng)輝;人體上肢骨肌建模及肌肉力預(yù)測(cè)方法研究[D];天津大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2650843