本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動學(xué)習(xí)的對稱型下肢康復(fù)訓(xùn)練器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國殘疾人口基數(shù)較大,并且仍在增長,其中下肢殘疾患者占比較高。如何使這些人早日康復(fù),重新回歸到正常生活中來,一直是我們需要解決的問題。人體下肢在結(jié)構(gòu)和功能上的對稱性,使得通過對稱型下肢訓(xùn)練器對患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練成為可能。人體肌肉活動所產(chǎn)生的表面肌電信號反映了人體運(yùn)動的特性,根據(jù)人體下肢肌電信號進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練器控制是進(jìn)行對稱型下肢訓(xùn)練器控制系統(tǒng)設(shè)計的重要方法。本文根據(jù)人體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動的對稱性特征,進(jìn)行了基于肌電特征值閾值控制的對稱型下肢康復(fù)訓(xùn)練器研究。研究內(nèi)容包括:肌電信號的采集與特征值提取;下肢康復(fù)訓(xùn)練器機(jī)構(gòu)設(shè)計;基于肌電信號特征值的康復(fù)評價指標(biāo)的有效性證明;基于肌電信號的下肢康復(fù)訓(xùn)練器的控制方法設(shè)計。首先,在了解康復(fù)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀的情況下,介紹了人體下肢生理學(xué)基礎(chǔ)和運(yùn)動特征,闡述了肌電信號的產(chǎn)生機(jī)理和信號特點;設(shè)計了基于LABVIEW的肌電信號采集系統(tǒng),并通過對采集的信號進(jìn)行濾波、放大、轉(zhuǎn)換等預(yù)處理,提取了肌電積分值、均方根、平均功率頻率等3個特征值;以3個特征值為輸入量,設(shè)計了基于支持向量機(jī)的下肢動作識別模式,取得了可信的識別結(jié)果。其次,基于人體下肢結(jié)構(gòu)和功能的對稱性,在充分考慮安全性和實用性基礎(chǔ)上,設(shè)計了對稱型下肢康復(fù)訓(xùn)練器的整體方案,利用SolidWorks對康復(fù)訓(xùn)練器進(jìn)行了機(jī)構(gòu)設(shè)計、3D建模、關(guān)鍵核心部件校核和選型;根據(jù)設(shè)計方案,建立了訓(xùn)練器的數(shù)學(xué)模型,并對機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析。最后,基于表面肌電信號的特征值,研究了肌電信號與Holden評價階段的對應(yīng)關(guān)系,揭示了特征值與康復(fù)過程的內(nèi)在關(guān)系。研究表明,肌電特征值能夠反映不同的康復(fù)狀態(tài),可以作為康復(fù)指標(biāo),用于康復(fù)評價。設(shè)計了基于表面肌電信號閾值控制的訓(xùn)練器控制方式,該控制方式通過比較特征值與預(yù)設(shè)響應(yīng)閾值和復(fù)位閾值的關(guān)系進(jìn)行訓(xùn)練器控制。當(dāng)特征值小于響應(yīng)閾值時,系統(tǒng)靜止;當(dāng)特征值處于預(yù)設(shè)響應(yīng)閾值和復(fù)位閾值之間時,系統(tǒng)正向運(yùn)動;當(dāng)特征值大于預(yù)設(shè)復(fù)位閾值時,系統(tǒng)反向運(yùn)動;從而實現(xiàn)了對訓(xùn)練器運(yùn)動關(guān)節(jié)的控制。
【關(guān)鍵詞】：下肢 對稱性 肌電信號 康復(fù)訓(xùn)練器
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R496;TP242.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外下肢康復(fù)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3 本文主要的研究內(nèi)容16-17
• 1.4 本章小結(jié)17-18
• 2 下肢生理學(xué)基礎(chǔ)與肌電信號特征值提取18-33
• 2.1 人體解剖學(xué)術(shù)語及定義18-21
• 2.1.1 概述18-19
• 2.1.2 下肢骨骼解剖結(jié)構(gòu)與功能19
• 2.1.3 下肢肌肉解剖結(jié)構(gòu)與功能19-20
• 2.1.4 人體下肢基本參數(shù)20-21
• 2.2 人體行走步態(tài)分析21-23
• 2.2.1 人體步態(tài)周期分析21-22
• 2.2.2 人體跨步分析22-23
• 2.3 下肢表面肌電信號的獲取與識別23-26
• 2.3.1 表面肌電信號的產(chǎn)生機(jī)理23-24
• 2.3.2 表面肌電信號的獲取24
• 2.3.3 基于LABVIEW的肌電采集系統(tǒng)24-26
• 2.4 表面肌電信號預(yù)處理與特征提取26-30
• 2.4.1 表面肌電信號的分析方法26-30
• 2.4.2 表面肌電信號的運(yùn)動模式識別方法30
• 2.5 基于支持向量機(jī)(SVM)的步態(tài)識別30-32
• 2.5.1 支持向量機(jī)30-31
• 2.5.2 步態(tài)識別31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 3 對稱型下肢康復(fù)訓(xùn)練器機(jī)構(gòu)設(shè)計33-46
• 3.1 下肢康復(fù)訓(xùn)練器機(jī)構(gòu)設(shè)計要求33-34
• 3.2 下肢康復(fù)訓(xùn)練器結(jié)構(gòu)設(shè)計34-38
• 3.2.1 機(jī)械系統(tǒng)功能實現(xiàn)34-35
• 3.2.2 對稱性機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計35
• 3.2.3 驅(qū)動制動一體化器件的選型35-38
• 3.3 下肢康復(fù)訓(xùn)練器運(yùn)動學(xué)分析38-43
• 3.3.1 運(yùn)動學(xué)模型建立38-41
• 3.3.2 下肢康復(fù)訓(xùn)練器運(yùn)動學(xué)正解41-42
• 3.3.3 下肢康復(fù)訓(xùn)練器運(yùn)動學(xué)逆解42-43
• 3.4 運(yùn)動學(xué)仿真43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 4 基于肌電信號特征值的康復(fù)評定指標(biāo)46-53
• 4.1 引言46
• 4.2 下肢康復(fù)評定手段46-47
• 4.3 表面肌電信號在下肢康復(fù)評定實驗研究47-52
• 4.3.1 肌電信號測試系統(tǒng)48-49
• 4.3.2 基于肌電信號的康復(fù)評定實驗49-51
• 4.3.3 實驗數(shù)據(jù)分析51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 基于表面肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練器控制方法研究53-60
• 5.1 基于肌電信號的控制方法53-54
• 5.2 基于響應(yīng)閾值和復(fù)位閾值的控制54-55
• 5.3 閾值控制實驗驗證55-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 總結(jié)與展望60-62
• 總結(jié)60
• 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 致謝65-66
• 個人簡歷66

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于運(yùn)動學(xué)習(xí)的對稱型下肢康復(fù)訓(xùn)練器研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：258345