外骨骼、智能假肢和康復機器人等人體輔助設備的控制都需要對人體的下肢動作進行識別。表面肌電信號蘊含了人體動作的信息,通過表面肌電信號來控制人體輔助設備具有控制的直觀性。為了取得更好的識別率,在識別的過程中可以綜合使用表面肌電信號、足底壓力信號和姿態(tài)傳感器信號等多種信號。以Android作為上位機的多傳感采集系統(tǒng)相比于專業(yè)的信號采集設備具有便攜、易擴展和成本低等優(yōu)點。本文基于Android和各種傳感器模塊搭建出一個便攜式的多傳感采集系統(tǒng),使用不同的信號對不同的下肢動作模式進行識別。首先,設計并搭建了一個基于Android的多傳感采集系統(tǒng),可以對下肢的表面肌電信號、足底壓力信號和姿態(tài)傳感器信號進行采集,通過藍牙發(fā)送到手機應用中。手機應用可以對信號進行顯示、計算和保存的操作。然后,基于表面肌電信號對腳踝的放松、背屈、跖屈、內(nèi)翻和外翻五種主要用于康復訓練的靜態(tài)動作模式進行識別。使用線性判別分析（LDA）算法對表面肌電信號的特征向量進行訓練和識別,確定了最優(yōu)通道組合、最優(yōu)特征組合和平滑數(shù)量。其次,基于表面肌電信號、足底壓力信號和姿態(tài)傳感器信號對下肢的行走、跑步、踏步、上樓梯、下樓梯、站立和坐七種動... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 表面肌電信號的產(chǎn)生及特點
    1.3 基于表面肌電信號的下肢動作識別
        1.3.1 肌電控制發(fā)展
        1.3.2 下肢的肌電控制
        1.3.3 線性判別分析和基于階段截取的模式識別
    1.4 信號采集系統(tǒng)
        1.4.1 Android系統(tǒng)
        1.4.2 基于Android的便攜式采集系統(tǒng)
        1.4.3 多傳感器采集系統(tǒng)
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第二章 基于Android的便攜式實驗系統(tǒng)搭建
    2.1 引言
    2.2 電子硬件系統(tǒng)
        2.2.1 Arduino Due
        2.2.2 傳感器
        2.2.3 藍牙透傳模塊
        2.2.4 整體連接及封裝
    2.3 電子硬件編程
        2.3.1 姿態(tài)傳感器及藍牙模塊的設置
        2.3.2 Arduino Due編程
    2.4 Android編程
        2.4.1 程序實現(xiàn)
        2.4.2 交互界面及實驗操作
    2.5 本章小結
第三章 基于表面肌電信號的腳踝動作識別
    3.1 引言
    3.2 原理與方法
        3.2.1 數(shù)據(jù)采集和特征提取
        3.2.2 訓練和識別
        3.2.3 最優(yōu)通道組合和特征組合的選取
    3.3 實驗與分析
        3.3.1 通道數(shù)量
        3.3.2 最優(yōu)通道組合
        3.3.3 最優(yōu)特征組合
        3.3.4 平滑算法
        3.3.5 識別結果
    3.4 基于便攜式實驗系統(tǒng)的腳踝動作模式識別
        3.4.1 數(shù)據(jù)采集
        3.4.2 特征提取和訓練識別
        3.4.3 結果對比和分析
    3.5 本章小結
第四章 基于多傳感器的下肢動作識別
    4.1 引言
    4.2 原理與方法
        4.2.1 下肢動作模式
        4.2.2 數(shù)據(jù)采集與特征提取
        4.2.3 基于階段截取的LDA識別算法
    4.3 下肢動態(tài)動作模式識別
        4.3.1 基于sEMG信號的動態(tài)動作模式識別
        4.3.2 結合sEMG信號和姿態(tài)傳感器信號的動態(tài)動作模式識別
    4.4 下肢動靜態(tài)動作模式混合識別
        4.4.1 靜態(tài)動作模式識別
        4.4.2 動靜態(tài)動作模式混合識別
    4.5 本章小結
第五章 虛擬下肢的建模與仿真
    5.1 引言
    5.2 基于Android的虛擬下肢
        5.2.1 人體基準面及步態(tài)
        5.2.2 虛擬下肢建模
        5.2.3 基于Android的建模實現(xiàn)
    5.3 虛擬下肢的運動模型
        5.3.1 基于模板數(shù)據(jù)的右腿位置更新
        5.3.2 基于右腿相位和實時模板數(shù)據(jù)的左腿位置更新
        5.3.3 步態(tài)信息的在線展示
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3282249