基于sEMG信號的上肢康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練系統(tǒng)的研究.pdf

1、表面肌電信號（sEMG）是通過表面電極在人體皮膚表面采集的肌肉運(yùn)動過程中所產(chǎn)生的電位信號。人體在執(zhí)行不同動作過程中作用的肌肉群是不同的，因此產(chǎn)生的電信號也是不同的。本文通過對人體手臂表面肌電信號的處理來識別人體上肢的動作模式，從而針對偏癱患者實(shí)現(xiàn)利用偏癱患者健測上肢引導(dǎo)康復(fù)機(jī)器人輔助偏癱患者患側(cè)上肢執(zhí)行康復(fù)運(yùn)動訓(xùn)練。本研究致力于研究一套基于sEMG信號的上肢康復(fù)機(jī)器人康復(fù)訓(xùn)練及評價(jià)系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括表面肌電信號采集設(shè)備、上肢外骨骼機(jī)械臂

2、、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及控制單元等設(shè)備。
　　本研究針對偏癱患者，提出了一種基于sEMG信號自主式的上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)來幫助患者實(shí)現(xiàn)主動訓(xùn)練。研究將模式識別技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，提出了整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：通過采集偏癱患者健測上肢執(zhí)行六類不同動作模式下的 sE M G信號，首先對sEMG信號進(jìn)行預(yù)處理，然后對sEMG信號進(jìn)行特征提取以及模式識別分類，針對參與實(shí)驗(yàn)的八名受試者得出離線模式識別平均分類準(zhǔn)確率91％。上肢自主在線康復(fù)訓(xùn)練中通過偏癱

3、患者健側(cè)執(zhí)行的某一動作模式根據(jù)模式識別離線訓(xùn)練好的分類器得出分類結(jié)果驅(qū)動電機(jī)控制康復(fù)機(jī)器人執(zhí)行相應(yīng)的動作，實(shí)現(xiàn)自主康復(fù)訓(xùn)練。八位受試者動作執(zhí)行的最高準(zhǔn)確率高達(dá)98.3%，平均準(zhǔn)確率達(dá)到92%。
　　本研究還提出了一種以肌力大小為標(biāo)準(zhǔn)的、一種定量的、客觀的康復(fù)評價(jià)方法，用于對康復(fù)訓(xùn)練過程中患者肌力大小的恢復(fù)程度做出客觀評價(jià)。通過采集不同肌力大小的的表面肌電信號，并按臨床醫(yī)學(xué)肌力分級表將肌力分為6個等級。由于肌肉電信號的非線性特性，不