功能性電刺激（Functional Electrical Stimulation, FES）技術(shù)是利用微弱電流刺激肌肉以實(shí)現(xiàn)由于疾病或損傷的機(jī)體康復(fù)或運(yùn)動(dòng)功能重建的一種有效手段。病態(tài)震顫是老年人中常見(jiàn)的一種疾病，表現(xiàn)特征是身體的某些部位不由自主地有節(jié)律地抖動(dòng)。本文的目標(biāo)是研發(fā)一套基于功能性電刺激技術(shù)的震顫抑制系統(tǒng)，通過(guò)表面電極傳輸電流，刺激產(chǎn)生震顫的相關(guān)肌肉群，從而抑制患者病態(tài)震顫。本系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容主要包括信息處理，控制器設(shè)計(jì)，仿真建模以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試。文章首先建立了基于Hill-type肌肉模型的人體腕關(guān)節(jié)單自由度和多自由度肌肉骨骼動(dòng)力學(xué)模型，并通過(guò)電刺激產(chǎn)生人工震顫的實(shí)驗(yàn)佐證了所建立肌骨模型的可信度和實(shí)用價(jià)值。之后在Simulink平臺(tái)中進(jìn)行了抑制腕關(guān)節(jié)震顫的控制算法仿真研究：提出了使用PID算法抑制腕關(guān)節(jié)單自由度震顫，用LQR算法抑制腕關(guān)節(jié)多自由度震顫的算法。仿真結(jié)果表明，文中所設(shè)計(jì)的控制算法能在抑制系統(tǒng)中的震顫擾動(dòng)同時(shí)，還可以較好地跟隨預(yù)期給定輸入，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)抑制震顫同時(shí)不影響自主運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)。在文章最后，我們搭建了FES腕關(guān)節(jié)震顫抑制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，平臺(tái)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來(lái)源及研究目的和意義
    1.2 輔助方式抑制震顫系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 外骨骼康復(fù)機(jī)器人抑制病態(tài)震顫的相關(guān)研究
        1.2.2 FES 發(fā)展簡(jiǎn)介
        1.2.3 抑制震顫 FES 系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本課題的主要內(nèi)容與論文章節(jié)安排
第二章 腕關(guān)節(jié)肌肉骨骼系統(tǒng)建模
    2.1 電刺激下肌肉響應(yīng)模型
    2.2 腕關(guān)節(jié)單自由度肌肉骨骼模型
    2.3 腕關(guān)節(jié)多自由度肌肉骨骼模型
    2.4 腕關(guān)節(jié)肌骨模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 抑制腕關(guān)節(jié)震顫的 FES 系統(tǒng)控制算法仿真
    3.1 引言
    3.2 抑制腕關(guān)節(jié)單自由度震顫仿真研究
        3.2.1 經(jīng)典 PID 控制算法
        3.2.2 PID 抑制腕關(guān)節(jié)單自由度震顫的仿真研究
    3.3 抑制腕關(guān)節(jié)多自由度震顫仿真研究
        3.3.1 LQR 控制算法
        3.3.2 LQR 抑制腕關(guān)節(jié)多自由度震顫的仿真研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 抑制腕關(guān)節(jié)震顫的 FES 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與臨床數(shù)據(jù)分析
    4.1 抑制震顫 FES 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述
    4.2 系統(tǒng)硬件平臺(tái)搭建
        4.2.1 電刺激器系統(tǒng)
        4.2.2 數(shù)據(jù)采集反饋系統(tǒng)
        4.2.3 PC 控制信號(hào)輸出板卡
    4.3 系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)
    4.4 基于 FES 的腕關(guān)節(jié)震顫抑制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析
        4.4.1 抑制模擬震顫實(shí)驗(yàn)
        4.4.2 抑制患者震顫實(shí)驗(yàn)及臨床震顫數(shù)據(jù)分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)束語(yǔ)
    5.1 本文主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)
    5.2 本文后續(xù)研究工作
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于外骨骼機(jī)器人技術(shù)的人體手臂震顫抑制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孫建.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010
[2]面向病理性震顫的抑震機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 李軍強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3020830