人體關(guān)節(jié)角的測(cè)量及基于SEMG信號(hào)識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè).pdf

1、肌電信號(hào)(EMG)是人體自主運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉活動(dòng)發(fā)放的生物電信號(hào)，它反映了肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。表面肌電信號(hào)(SEMG)是用使用方便且無(wú)痛苦的表面電極測(cè)得的肌電信號(hào)。利用表面肌電信號(hào)作為假肢控制信號(hào)的方法已在當(dāng)代假肢的控制中占了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)有很多研究專注于對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行模式識(shí)別，從而區(qū)分肢體不同的運(yùn)動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)多自由度假肢的控制。但是，在單個(gè)運(yùn)動(dòng)模式中，假肢的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)幅度和手臂位置等卻無(wú)法控制。這主要是由于肌電信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理的

2、復(fù)雜性及肌電信號(hào)和人體自主運(yùn)動(dòng)控制體系的復(fù)雜關(guān)系，使得表面肌電信號(hào)和手臂運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系難以確定。 為解決上述問(wèn)題，本文提出了通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)表面肌電信號(hào)進(jìn)行肘關(guān)節(jié)角預(yù)測(cè)的方法。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目號(hào)：50375108)和天津市自然科學(xué)基金(項(xiàng)目號(hào)：033601611)的資助。 實(shí)驗(yàn)中，健康受試者分別在鉛垂面和水平面上作自由的手臂屈伸運(yùn)動(dòng)。與手臂屈伸運(yùn)動(dòng)有關(guān)的肱二頭肌和肱三頭肌的表面肌電信號(hào)被檢測(cè)，并通過(guò)A/D

3、轉(zhuǎn)換采入計(jì)算機(jī)中留作后續(xù)處理。運(yùn)動(dòng)時(shí)的肘關(guān)節(jié)角可以由測(cè)得的手腕加速度換算得到。本文提出了一個(gè)新的換算方法來(lái)完成肘關(guān)節(jié)角的獲取。建立了一個(gè)三層的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用改進(jìn)后的反向傳播算法進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，用表面肌電信號(hào)的瞬時(shí)RMS值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，實(shí)際角度值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出。訓(xùn)練后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用目標(biāo)輸出和實(shí)際輸出構(gòu)成的最優(yōu)回歸直線來(lái)評(píng)價(jià)。同時(shí)求出目標(biāo)輸出和實(shí)際輸出之間的相關(guān)系數(shù)。最后，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的角度來(lái)控制在用戶圖形界面中