表面肌電信號(hào)能夠反映人體肢體最原始的動(dòng)作特征,通過(guò)對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行分析處理能夠識(shí)別人體的動(dòng)作意圖,但由于表面肌電信號(hào)隨機(jī)非平穩(wěn)的特性,利用表面肌電信號(hào)控制人工智能假肢始終無(wú)法達(dá)到理想的效果。因此如何提高表面肌電信號(hào)識(shí)別率以更好的控制人工智能假肢成為了當(dāng)前康復(fù)醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。對(duì)于表面肌電信號(hào)手勢(shì)識(shí)別的效果很大程度上取決于對(duì)原始信號(hào)的處理、信號(hào)特征的提取,以及分類(lèi)模型的構(gòu)建。針對(duì)以上問(wèn)題,本文研究了包括不同采集位置對(duì)表面肌電信號(hào)的影響;性別差異性與表面肌電信號(hào)的關(guān)系;以及特征的提取和識(shí)別算法;最后通過(guò)建立MATLAB與ADAMS的聯(lián)合仿真實(shí)現(xiàn)手勢(shì)動(dòng)作的可視化操作。主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）首先介紹了國(guó)內(nèi)外表面肌電信號(hào)的研究現(xiàn)狀,包括特征提取和識(shí)別分類(lèi)方法,并對(duì)表面肌電信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。（2）其次根據(jù)傳統(tǒng)電極采集方式研究了新的采集方式,即根據(jù)單個(gè)手指活動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)肌群的伸縮確定電極采集位置。實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)了10種手勢(shì)動(dòng)作,針對(duì)不同性別間的差異性,采用滑動(dòng)平均能量檢測(cè)表面肌電信號(hào)的動(dòng)作起始點(diǎn),并通過(guò)能量補(bǔ)償?shù)姆绞皆黾觿?dòng)作段的特征辨識(shí)度,減小不同性別的表面肌電信號(hào)差異性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明補(bǔ)償后... 

【文章來(lái)源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

運(yùn)動(dòng)單元（MotorUnit）的形成過(guò)程

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文7電位構(gòu)成了動(dòng)作電位序列，從而產(chǎn)生肌電信號(hào)。完整的肌電信號(hào)產(chǎn)生過(guò)程可描述為當(dāng)大腦產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)意圖時(shí)，大腦通過(guò)腦神經(jīng)傳遞給中樞神經(jīng)，中樞神經(jīng)控制脊髓中的運(yùn)動(dòng)單元產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作電位序列，并且電位沿著肌肉纖維進(jìn)行傳播，在經(jīng)過(guò)人體的脂肪和皮膚等導(dǎo)體之后，通過(guò)外部設(shè)備在皮膚表面進(jìn)行檢測(cè)，從而得到人體表面肌電信號(hào)(sEMG)。表面肌電信號(hào)的傳遞過(guò)程如圖2.2所示。圖2.2sEMG傳遞過(guò)程Fig.2.2sEMGtransferprocess2.1.2表面肌電信號(hào)的特點(diǎn)為了表面肌電信號(hào)能夠?qū)χ悄芗僦M(jìn)行有效控制，需要對(duì)表面肌電信號(hào)的特點(diǎn)有一定了解。表面肌電信號(hào)是一種微弱的生物電信號(hào)，并且每個(gè)人的肌電信號(hào)都不相同，但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究可以發(fā)現(xiàn)潛在的規(guī)律[23]。表面肌電信號(hào)的特點(diǎn)主要包含以下幾點(diǎn)：(1)表面肌電信號(hào)的微弱性。表面肌電信號(hào)通過(guò)中樞神經(jīng)以及脂肪等皮下組織的的傳導(dǎo)，會(huì)產(chǎn)生一定的衰減，在皮膚表層采集到的表面肌電信號(hào)已經(jīng)變得非常的微弱，它的幅值一般在uV-mV這個(gè)數(shù)量級(jí)之間，大部分的信號(hào)在0.1mV-5mV之間。(2)表面肌電信號(hào)的交變性。通過(guò)采集表面肌電信號(hào)可以發(fā)現(xiàn)，信號(hào)有正負(fù)之間的交替，因此具有交變性。在肌肉進(jìn)行伸縮時(shí)肌電的幅值會(huì)隨著測(cè)試者的肌肉力度進(jìn)行變化，在進(jìn)行伸展時(shí)，信號(hào)幅值會(huì)相應(yīng)的減小直到“負(fù)”的最大值；同樣地，在肌肉進(jìn)行收縮時(shí)，肌肉幅值會(huì)逐漸增大，直到“正”的最大值，因此肌肉力度的大小與肌電幅值存在一定的線性關(guān)系。(3)表面肌電信號(hào)的對(duì)稱(chēng)性。在同一力度下，伸展和收縮持續(xù)同一時(shí)間，表面肌電信號(hào)的平均值接近零，這是由于表面肌電信號(hào)的交變性所產(chǎn)生的，即正負(fù)幅值的和為零。(4)表面肌電信號(hào)的低頻性。通過(guò)對(duì)采集的表面肌電信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換分析可知，

西華大學(xué)碩士學(xué)位論文9圖2.4表面肌電信號(hào)變化Fig.2.4ChangeofSEMGsignal貼片式電極一般都是采用多通道進(jìn)行采集，目前，很多研究已經(jīng)證明了增加肌電電極的數(shù)量能夠提高肌電模式識(shí)別結(jié)果[24]。在2007年，HargroveLJ等人發(fā)現(xiàn)在橈動(dòng)脈截肢病人殘肢上放置四個(gè)或者五個(gè)電極，分類(lèi)正確率顯著提高，但是隨著電極數(shù)的增加，識(shí)別率會(huì)有所降低[25]。這是由于肌肉群在伸縮時(shí)距離較近的肌肉會(huì)互相造成影響，隨著電極數(shù)量的增加受干擾程度也增大，并且采集的信息量過(guò)大容易造成信息的冗余，降低識(shí)別率。本文實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為T(mén)rignoWirelessEMGSystem，采用的是16通道全無(wú)線傳感器，有效傳輸距離為20米，采集頻率可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)定。采集儀如圖2.5所示。圖2.5sEMG信號(hào)采集儀Fig.2.5sEMGsignalcollector采集的表面肌電信號(hào)通過(guò)采集電極的無(wú)線模塊發(fā)送到采集系統(tǒng)TrignoWireless


本文編號(hào)：3356639