本文關鍵詞：基于表面電的坡道步態(tài)失穩(wěn)自適應平衡研究

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【摘要】：滑跌是釀成工作場所、家居環(huán)境和公共場所意外事故的主要原因之一,而帶有坡度的道路是發(fā)生滑跌的典型路況條件之一。對于行走過程中偶發(fā)的滑跌現(xiàn)象,人會做出一系列自主反應恢復平衡,肌電信號能夠較好地反映人在發(fā)生自主反應時的肌肉活動狀態(tài)和功能狀態(tài)。本課題是從人在坡道行走過程中發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象的內因進行分析,采集相關肌肉的肌電信號,并結合步態(tài)參數(shù)進行分析,探究坡道步態(tài)失穩(wěn)后的自適應平衡策略。該策略可以應用在雙足機器人、下肢矯正、康復工程等領域。通過同步使用表面肌電系統(tǒng)和vicon運動采集系統(tǒng),采集10位健康男性在坡度為0、1：12、1：10三種坡道上進行干燥和油的下坡對比行走試驗時,下肢左右側十六塊主要肌肉(左右股直肌、左右股外側肌、左右股內側肌、左右半腱肌、左右股二頭肌、左右脛骨前肌、左右內側腓腸肌、左右外側腓腸肌)的表面肌電信號和步態(tài)參數(shù)進行分析。主要研究以下三個方面內容并得出相應的結論。第一,分別在坡度為0、1：12、1：10三種坡道環(huán)境下,使用單因素方差分析濕滑介質油和干燥環(huán)境下的各個步態(tài)時相的時間、步速、步幅；踝關節(jié)、膝關節(jié)、髖關節(jié)的關節(jié)角度；平均幅值、肌電積分、峰值、肌肉激活延遲時間、肌肉激活持續(xù)時間、肌肉協(xié)同收縮率。分析濕滑介質油擾動后的步態(tài)參數(shù)和肌電參數(shù)變化規(guī)律,總結出濕滑介質擾動下的自適應平衡規(guī)律。第二,使用單因素方差分析不同坡度擾動下(坡度為0、1：12、1：10)在濕滑介質油面下各個步態(tài)時相的時間、步速、步幅；踝關節(jié)、膝關節(jié)、髖關節(jié)的關節(jié)角度；平均幅值、肌電積分、峰值、肌肉激活延遲時間、肌肉激活持續(xù)時間、肌肉協(xié)同收縮率。分析隨著坡度增加步態(tài)參數(shù)和肌電參數(shù)是否有明顯的線性變化規(guī)律,并總結出坡度擾動下的自適應平衡規(guī)律。第三,分別在坡度為0、1：12、1：10三種坡道環(huán)境下,分析濕滑介質油擾動下肢左右側肌肉的肌電幅值在一個步態(tài)周期內變化情況,結合關節(jié)角度,總結出濕滑介質油擾動下的自適應平衡規(guī)律,并初步探討雙足機器人自適應平衡控制設計方法。
【關鍵詞】：步態(tài)失穩(wěn) 自適應平衡 肌電信號 坡道
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-12
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀及其局限性8-11
• 1.2.1 平地步態(tài)失穩(wěn)研究8-10
• 1.2.2 坡道步態(tài)失穩(wěn)研究10-11
• 1.3 主要研究內容11-12
• 2 人體下肢肌肉和肌電信號概述12-21
• 2.1 下肢骨骼肌肉概述12-17
• 2.1.1 下肢骨骼肌肉分類12
• 2.1.2 參與人體下肢各關節(jié)運動的主要肌群12-14
• 2.1.3 行走試驗的肌群選取14-17
• 2.2 肌電信號概述17-21
• 2.2.1 肌電信號產(chǎn)生原理17
• 2.2.2 表面肌電信號概述17-21
• 3 試驗方案設計21-30
• 3.1 試驗對象21
• 3.2 實驗設備21-23
• 3.3 試驗設計23-26
• 3.3.1 試驗設計步驟23-26
• 3.3.2 試驗注意事項26
• 3.4 測試指標26-29
• 3.4.1 步態(tài)參數(shù)26-28
• 3.4.2 肌電參數(shù)28-29
• 3.5 試驗數(shù)據(jù)處理29-30
• 4 濕滑介質擾動下自適應平衡反應分析30-83
• 4.1 坡度為0濕滑介質擾動下自適應平衡反應分析30-47
• 4.1.1 步態(tài)參數(shù)分析30-34
• 4.1.2 下肢肌電參數(shù)顯著性分析34-47
• 4.1.3 本節(jié)小結47
• 4.2 坡度為1：12濕滑介質擾動下自適應平衡反應分析47-65
• 4.2.1 步態(tài)參數(shù)分析47-51
• 4.2.2 下肢肌電參數(shù)顯著性分析51-64
• 4.2.3 本節(jié)小結64-65
• 4.3 坡度為1：10濕滑介質擾動下自適應平衡反應分析65-83
• 4.3.1 步態(tài)參數(shù)分析65-68
• 4.3.2 下肢肌電參數(shù)顯著性分析68-81
• 4.3.3 本節(jié)小結81-83
• 5 坡度擾動下自適應平衡反應分析83-103
• 5.1 坡度擾動下步態(tài)參數(shù)分析83-86
• 5.1.1 時-空參數(shù)分析83-84
• 5.1.2 運動學參數(shù)分析84-86
• 5.2 坡度擾動下下肢肌電參數(shù)變化規(guī)律分析86-102
• 5.2.1 平均幅值分析87-92
• 5.2.2 肌電積分分析92-98
• 5.2.3 峰值分析98-100
• 5.2.4 時間參數(shù)分析100-101
• 5.2.5 肌肉的協(xié)同收縮率分析101-102
• 5.3 本章小結102-103
• 6 雙足機器人自適應平衡控制方法探究103-114
• 6.1 坡度為0時雙足機器人自適應平衡控制方法探究103-107
• 6.2 坡度為1：12時雙足機器人自適應平衡控制方法探究107-110
• 6.3 坡度為1：10時雙足機器人自適應平衡控制方法探究110-114
• 7 總結和展望114-116
• 7.1 全文工作總結114
• 7.2 研究展望114-116
• 8 參考文獻116-122
• 9 致謝122

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