腕關節(jié)損傷后由于長期的滯動會使肌肉肌腱粘連攣縮,逐漸失去運動能力。常見的醫(yī)療手段如藥物、電療及超聲波等手段能在一定程度上緩解肌肉粘連的癥狀,但想要恢復運動功能必須進行康復訓練。目前的康復訓練過程以人工輔助運動為主,耗費人力物力并且患者主觀參與程度較低,訓練過程的自動化程度較低。本課題主要研究一款腕關節(jié)康復外骨骼機器人,并研究肌電信號對人體肌肉狀態(tài)、力量及關節(jié)運動的表征,將反映患者的主觀意愿的肌電信號應用到患者的康復訓練中,并對提出的康復訓練進行實驗驗證。針對腕關節(jié)的生理及運動特點,并結合現(xiàn)有腕關節(jié)外骨骼存在的一些問題,研制了一款開環(huán)式可調節(jié)的腕關節(jié)康復外骨骼機器人,能夠實現(xiàn)腕部三個方向的運動;并對該外骨骼進行了運動學分析和力學分析,解決了之前在傳動耦合及康復操作舒適性等方面的問題。搭建肌電信號的采集平臺,研究肌電信號的三種應用方法:利用肌電信號監(jiān)視肌肉的實時狀態(tài),通過提取肌電信號中的疲勞特征辨別肌肉的疲勞狀態(tài);利用肌電信號預測關節(jié)運動角度,通過小波分析的方法提取肌電信號中運動信息,并利用支持向量機進行關節(jié)角度的預測;利用肌電信號預測肌肉力量,通過多項式擬合的方法建立肌電信號和肌肉力量之... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 腕關節(jié)康復外骨骼系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.3 表面肌電信號應用研究現(xiàn)狀
        1.3.1 肌電信號疲勞評價
        1.3.2 肌電信號運動辨識
        1.3.3 肌電信號的肌力預測
    1.4 研究的主要內容
第2章 腕關節(jié)康復外骨骼系統(tǒng)設計
    2.1 引言
    2.2 腕關節(jié)外骨骼需求分析
        2.2.1 腕部結構及運動分析
        2.2.2 現(xiàn)有腕關節(jié)康復外骨骼存在的問題
        2.2.3 腕關節(jié)外骨骼總體設計要求
    2.3 腕關節(jié)康復外骨骼機械系統(tǒng)設計
        2.3.1 開環(huán)自旋模塊設計
        2.3.2 腕屈伸及尺偏撓模塊設計
        2.3.3 外骨骼的受力分析
    2.4 外骨骼的電氣系統(tǒng)設計
        2.4.1 動力系統(tǒng)
        2.4.2 檢測反饋系統(tǒng)
    2.5 外骨骼運動學分析
    2.6 本章小結
第3章 表面肌電信號處理與分析
    3.1 引言
    3.2 肌電信號機理及采集
        3.2.1 表面肌電信號的機理及特點
        3.2.2 表面肌電信號的采集及預處理
    3.3 基于肌電信號的肌肉疲勞識別
        3.3.1 肌電疲勞特征的提取
        3.3.2 肌肉疲勞辨識方法
    3.4 基于肌電信號的運動辨識
        3.4.1 小波變換
        3.4.2 關節(jié)運動角度預測
    3.5 基于肌電信號的肌力預測
        3.5.1 肌力預測模型的建立
        3.5.2 肌力預測模型的驗證
    3.6 本章小結
第4章 腕關節(jié)康復外骨骼運動控制研究
    4.1 引言
    4.2 多模式的康復訓練方法
    4.3 基于肌電疲勞的被動跟隨模式
    4.4 基于肌電角度預測的主動訓練模式
    4.5 基于肌力預測的阻抗訓練模式
    4.6 本章小結
第5章 腕關節(jié)外骨骼系統(tǒng)仿真實驗
    5.1 引言
    5.2 外骨骼機器人運動仿真
    5.3 康復訓練模式的仿真實驗
        5.3.1 基于肌電疲勞的被動跟隨模式驗證
        5.3.2 基于肌電角度預測的主動訓練模式驗證
        5.3.3 基于肌力預測的阻抗訓練模式驗證
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3166193