研讨电信号基于表面肌电信号膝关节康复机器人制约技术题目

论文导读：电制约下肢康复机器人探讨近况13-151.3课题探讨所面对的不足15-161.4本课题的主要探讨内容16-182表面肌电信号的论述浅析探讨18-242.1表面肌电信号的产生机理18-192.2表面肌电信号的特点19-202.3表面肌电信号的浅析策略20-232.3.1时域浅析法20-212.3.2频域浅析法21-222.3.3时频域浅析法222.3.4高阶谱浅析22-232.3.
摘要：随着人口老龄化社会的到来以及交通运输工具的不断增加,由于生理机能衰退或交通事故而引起的肢体运动型障碍患者的数量急剧上升,其中以膝关节运动障碍患者最为多见,这就为膝关节康复机器人技术的迅速进展提供了契机。由于人体肌肉与关节和韧带之间是相互关联的,人体表面肌电信号(surface Eectromyography, sEMG)与对应关节的运动状态以及相应肌肉的活动状态也有着有一定的联系,可用来反映人体关节和肌肉的不同状态。由此,将生物肌电与康复机器人相结合的肌电制约系统具有动作自然、仿生性能好等优点,能够在康复训练历程中提升患者的主动参与程度,进一步提升对患肢的康复训练效果。本论文旨在探讨和开发一种基于表面肌电信号的膝关节康复机器人制约系统,通过获取人体下肢肌肉表面实时的表面肌电信号,提取膝关节关联肌肉活动的特点信息,并借此制约膝关节康复机器人的供气压力,实现对受伤关节的力自适应智能康复训练。本论文的主要探讨工作如下：(1)对肌电识别人体动作的生理学依据,以及表面肌电信号的产生机理、特点和特点提取策略进行阐述,为后续的表面肌电信号的采集与处理以及表面肌电制约膝关节康复机器人的探讨提供论述基础。(2)针对表面肌电信号信号微弱、信噪比低、易受周围噪声干扰、较难采集等不足,自行设计了表面肌电信号调理器。该信号调理器主要由两级放大电路和滤波电路两部分组成：前置放大器和后级可变增益放大器可将表面肌电信号进行适当倍数的放大；通过设计并合理安置高通滤波器、50Hz陷波器和低通滤波器,可有效消除表面肌电信号中混入的低、高频干扰以及国家电网产生的50Hz工频干扰。在表面肌电信号调理器的基础上,开发了基于LabVIEW的表面肌电信号采集与处理系统。该系统可完成对表面肌电信号的采集与实时显示、信号截取、信号回放、信号浅析以及信号保存等功能。(3)针对不同的人体对象进行了下肢膝关节屈伸运动时表面肌电信号的采集实验,以验证所开发的表面肌电信号采集与处理系统的有效性。实验采集了膝关节康复机器人主、被动不同康复训练方式下的表面肌电信号,并对肌电信号的特点值提取技术进行了探讨,为后续实现表面肌电信号对膝关节康复机器人的制约打下基础。(4)提出了基于表面肌电信号的膝关节康复机器人力自适应制约对策,搭建了硬件实验平台,开发了基于LabVIEW的软件制约系统。通过对不同阈值下表面肌电制约膝关节康复机器人的实验数据浅析,验证了肌电制约膝关节康复机器人的可行性。关键词：表面肌电信号论文信号采集论文特点提取论文肌电制约论文
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Abstract4-8
1 绪论8-18

1.1 课题的探讨背景与作用8-9

1.2 国内外膝关节康复机器人领域探讨近况9-15

1.2.1 膝关节康复机器人机械结构探讨近况9-13

1.2.2 肌电制约下肢康复机器人探讨近况13-15

1.3 课题探讨所面对的不足15-16

1.4 本课题的主要探讨内容16-18

2 表面肌电信号的论述浅析探讨18-24

2.1 表面肌电信号的产生机理18-19

2.2 表面肌电信号的特点19-20

2.3 表面肌电信号的浅析策略20-23

2.3.1 时域浅析法20-21

2.3.2 频域浅析法21-22

2.3.3 时频域浅析法22

2.3.4 高阶谱浅析22-23

2.3.5 混沌与分形23

2.4 本章小结23-24

3 表面肌电信号采集与处理系统的开发24-40

3.1 表面肌电信号调理器的设计24-32

3.

1.1 表面肌电信号调理器的总体设计24-25

3.

1.2 前置放大器的设计25-27

3.

1.3 滤波器的设计27-31

3.

1.4 后级可变增益放大器的设计31-32

3.2 表面肌电信号调理器电路仿真浅析32-34
3.

2.1 增益测试32

3.

2.2 滤波效果测试32-34

3.3 基于LabVIEW的表面肌电信号采集与处理系统开发34-39

3.1 表面肌电电极34-36

3.2 PCI-1710L数据采集器36

3.3 LabVIEW虚拟仪器软件介绍36-37

3.4 软件系统设计37-39

3.4 本章小结39-40

4 表论文导读：.1.5结论与浅析43-464.2主、被动康复训练下表面肌电信号的采集与特点提取46-604.2.1被动康复训练下表面肌电信号的采集与特点值提取47-534.2.2主动康复训练下表面肌电信号的采集与特点值提取53-604.3本章小结60-615表面肌电制约膝关节康复机器人实验探讨61-70

5.1基于表面肌电信号的膝关节康复机器人制约61-631.1人

面肌电信号的采集与特点提取40-61

4.1 表面肌电信号的采集实验40-46

4.

1.1 被试者40

4.

1.2 下肢肌肉的选择40-41

4.

1.3 表面肌电信号的特点值提取41-42

4.

1.4 实验历程42-43

4.

1.5 结论与浅析43-46

4.2 主、被动康复训练下表面肌电信号的采集与特点提取46-60
4.

2.1 被动康复训练下表面肌电信号的采集与特点值提取47-53

4.

2.2 主动康复训练下表面肌电信号的采集与特点值提取53-60

4.3 本章小结60-61
5 表面肌电制约膝关节康复机器人实验探讨61-70

5.1 基于表面肌电信号的膝关节康复机器人制约61-63

5.

1.1 人工神经网络法61

5.

1.2 阈值制约法61-63

5.2 表面肌电制约膝关节康复机器人的实验平台63-67
5.

2.1 实验原理与硬件平台63-66

5.

2.2 实验系统软件平台66-67

5.3 被动康复训练中的表面肌电制约实验67-69

5.4 本章小结69-70

6 结论与展望70-72

6.1 结论70-71

6.2 展望71-72

致谢72-73
参考文献73-77
附录77