本文關(guān)鍵詞：基于表面肌電信號(hào)的膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京理工大學(xué)》 2013年

基于表面肌電信號(hào)的膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制技術(shù)研究

王士允  

【摘要】：隨著人口老齡化社會(huì)的到來(lái)以及交通運(yùn)輸工具的不斷增加,由于生理機(jī)能衰退或交通事故而引起的肢體運(yùn)動(dòng)型障礙患者的數(shù)量急劇上升,其中以膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)障礙患者最為多見,這就為膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展提供了契機(jī)。由于人體肌肉與關(guān)節(jié)和韌帶之間是相互關(guān)聯(lián)的,人體表面肌電信號(hào)(surface Eectromyography, sEMG)與對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及相應(yīng)肌肉的活動(dòng)狀態(tài)也存在有一定的聯(lián)系,可用來(lái)反映人體關(guān)節(jié)和肌肉的不同狀態(tài)。因此,將生物肌電與康復(fù)機(jī)器人相結(jié)合的肌電控制系統(tǒng)具有動(dòng)作自然、仿生性能好等優(yōu)點(diǎn),能夠在康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中提高患者的主動(dòng)參與程度,進(jìn)一步提升對(duì)患肢的康復(fù)訓(xùn)練效果。 本文旨在研究和開發(fā)一種基于表面肌電信號(hào)的膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng),通過(guò)獲取人體下肢肌肉表面實(shí)時(shí)的表面肌電信號(hào),提取膝關(guān)節(jié)關(guān)聯(lián)肌肉活動(dòng)的特征信息,并借此控制膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的供氣壓力,實(shí)現(xiàn)對(duì)受傷關(guān)節(jié)的力自適應(yīng)智能康復(fù)訓(xùn)練。本文的主要研究工作如下： (1)對(duì)肌電識(shí)別人體動(dòng)作的生理學(xué)依據(jù),以及表面肌電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理、特點(diǎn)和特征提取方法進(jìn)行闡述,為后續(xù)的表面肌電信號(hào)的采集與處理以及表面肌電控制膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的研究提供理論基礎(chǔ)。 (2)針對(duì)表面肌電信號(hào)信號(hào)微弱、信噪比低、易受周圍噪聲干擾、較難采集等問(wèn)題,自行設(shè)計(jì)了表面肌電信號(hào)調(diào)理器。該信號(hào)調(diào)理器主要由兩級(jí)放大電路和濾波電路兩部分組成：前置放大器和后級(jí)可變?cè)鲆娣糯笃骺蓪⒈砻婕‰娦盘?hào)進(jìn)行適當(dāng)倍數(shù)的放大；通過(guò)設(shè)計(jì)并合理安置高通濾波器、50Hz陷波器和低通濾波器,可有效消除表面肌電信號(hào)中混入的低、高頻干擾以及國(guó)家電網(wǎng)產(chǎn)生的50Hz工頻干擾。在表面肌電信號(hào)調(diào)理器的基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于LabVIEW的表面肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可完成對(duì)表面肌電信號(hào)的采集與實(shí)時(shí)顯示、信號(hào)截取、信號(hào)回放、信號(hào)分析以及信號(hào)保存等功能。 (3)針對(duì)不同的人體對(duì)象進(jìn)行了下肢膝關(guān)節(jié)屈伸運(yùn)動(dòng)時(shí)表面肌電信號(hào)的采集實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證所開發(fā)的表面肌電信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的有效性。實(shí)驗(yàn)采集了膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人主、被動(dòng)不同康復(fù)訓(xùn)練模式下的表面肌電信號(hào),并對(duì)肌電信號(hào)的特征值提取技術(shù)進(jìn)行了研究,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)表面肌電信號(hào)對(duì)膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的控制打下基礎(chǔ)。 (4)提出了基于表面肌電信號(hào)的膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人力自適應(yīng)控制策略,搭建了硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),開發(fā)了基于LabVIEW的軟件控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)不同閾值下表面肌電控制膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證了肌電控制膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人的可行性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP242;R318.1
【目錄】：

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3 張付祥,付宜利,王樹國(guó);康復(fù)機(jī)器人研究進(jìn)展[J];河北工業(yè)科技;2005年02期

4 ;動(dòng)態(tài)信息[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2007年01期

5 ;世界上最成功的康復(fù)機(jī)器人—Handy1[J];機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用;2000年05期

6 ;信息直通車[J];國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù);2002年04期

7 鄭若隱;李繼婷;王爽;王舉;;一種外骨骼式人手康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)[J];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志;2011年08期

8 謝欲曉;白偉;張羽;;下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];中國(guó)醫(yī)療器械信息;2010年02期

9 薛淵;呂廣明;;下肢康復(fù)助行機(jī)構(gòu)本體設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2006年05期

10 呂廣明;孫立寧;唐余勇;;五自由度上肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2007年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳軍;黃劍;王永驥;;集成運(yùn)動(dòng)意圖辨識(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的上肢康復(fù)機(jī)器人[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

2 畢勝;;康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練技術(shù)[A];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)療法分會(huì)第十一屆全國(guó)康復(fù)學(xué)術(shù)大會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2011年

3 劉啟棟;陳鹍;王人成;賈曉紅;王愛明;;減重步行訓(xùn)練康復(fù)機(jī)器人的研制[A];第七屆全國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)工程與康復(fù)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

4 萬(wàn)大千;徐義明;白躍宏;;下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人對(duì)膝關(guān)節(jié)活動(dòng)受限康復(fù)治療作用[A];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)療法分會(huì)第十一屆全國(guó)康復(fù)學(xué)術(shù)大會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2011年

5 白躍宏;徐義明;殷躍紅;;下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人研制[A];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)療法分會(huì)第十一屆全國(guó)康復(fù)學(xué)術(shù)大會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2011年

6 萬(wàn)大千;徐義明;白躍宏;;下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人研究進(jìn)展[A];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)療法分會(huì)第十一屆全國(guó)康復(fù)學(xué)術(shù)大會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2011年

7 許光旭;;步態(tài)訓(xùn)練的新選擇——LokoHelp康復(fù)機(jī)器人[A];首屆全國(guó)腦外傷治療與康復(fù)學(xué)術(shù)大會(huì)論文匯編（上）[C];2011年

8 呂廣明;孫立寧;陸念力;;五自由度康復(fù)機(jī)器人的BP網(wǎng)絡(luò)控制模型研究[A];2005中國(guó)控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2005年

9 隋立明;張立勛;;氣動(dòng)技術(shù)在康復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];第四屆全國(guó)流體傳動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 畢勝;;康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人——康復(fù)醫(yī)學(xué)新的革命?[A];中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)康復(fù)治療學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 楊紅軍　曹洪田 王婷;[N];江蘇經(jīng)濟(jì)報(bào);2010年

2 記者 應(yīng)麗齋　余延青 通訊員 張敏;[N];嘉興日?qǐng)?bào);2010年

3 本報(bào)記者 徐曉敬;[N];遼寧日?qǐng)?bào);2010年

4 本報(bào)記者 劉宇雄;[N];廣東科技報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳軍;上肢康復(fù)機(jī)器人及相關(guān)控制問(wèn)題研究[D];華中科技大學(xué);2012年

2 吳軍;上肢康復(fù)機(jī)器人及相關(guān)控制問(wèn)題研究[D];華中科技大學(xué);2012年

3 吳軍;上肢康復(fù)機(jī)器人及相關(guān)控制問(wèn)題研究[D];華中科技大學(xué);2012年

4 邢科新;手功能康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2010年

5 孫洪穎;臥式下肢康復(fù)機(jī)器人研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

6 伊蕾;助行康復(fù)機(jī)器人控制策略研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

7 羅東峰;桌面式上肢康復(fù)機(jī)器人控制研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(西安光學(xué)精密機(jī)械研究所);2012年

8 王令軍;康復(fù)機(jī)器人樣機(jī)研制及步態(tài)控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

9 江先志;驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)在康復(fù)機(jī)器人中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2011年

10 楊勇;手臂康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 劉洪濤;截癱患者下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2010年

2 劉艷輝;具有遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)動(dòng)中心的踝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人分析與設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2010年

3 馬俊寶;下肢康復(fù)機(jī)器人防跌倒控制實(shí)驗(yàn)研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

4 吳�，�;下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

5 張勤超;手部功能康復(fù)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 甘增康;手部功能康復(fù)機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

7 何元飛;腳踏式下肢康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究[D];華中科技大學(xué);2011年

8 徐震;外骨骼式下肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計(jì)分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2012年

9 石磊;可穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)研究[D];西華大學(xué);2012年

10 鄧楚慧;穿戴式下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于表面肌電信號(hào)的膝關(guān)節(jié)康復(fù)機(jī)器人控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：193574