基于表面肌電信號(hào)的生物醫(yī)學(xué)人機(jī)接口研究.pdf

1、表面肌電信號(hào)（sEMG）是人體主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在肌肉的表面用表面電極采集得到的生物信號(hào)，它能夠在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。sEMG具有無(wú)創(chuàng)性、實(shí)時(shí)性、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，它在多個(gè)領(lǐng)域獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。通過(guò)提取sEMG信號(hào)的特征，借助于肌肉、骨肌生理學(xué)模型，來(lái)識(shí)別肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和肢體的運(yùn)動(dòng)意圖，以此控制智能設(shè)備是一種新的人機(jī)接口技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)這種人機(jī)接口方面的相關(guān)研究較少。本課題嘗試在這方面做一些具體工作，并用其預(yù)測(cè)肘關(guān)節(jié)的運(yùn)

2、動(dòng)趨勢(shì)作為人機(jī)接口的實(shí)例。
　　在分析了上肢骨肌系統(tǒng)生理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先建立了上肢的肌肉模型、骨肌模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，在模型中，充分考慮了由于肌肉的粘性產(chǎn)生的被動(dòng)阻尼力以及考慮了關(guān)節(jié)的滑膜、韌帶等成分產(chǎn)生的整體被動(dòng)力，使模型更加完整。對(duì)肌肉激活度進(jìn)行了分析，給出了模型中主要參數(shù)的獲取方法。
　　分析了肌電信號(hào)的特點(diǎn)，選取了人機(jī)接口系統(tǒng)硬件，包括表面肌電信號(hào)傳感器、數(shù)據(jù)采集儀和關(guān)節(jié)角采集設(shè)備。并進(jìn)行了采集實(shí)驗(yàn)。對(duì)采集的表面肌電

3、信號(hào)采用濾波、整流、包絡(luò)的方法進(jìn)行了信號(hào)特征的提取。采用 Matlab/Simulink工具設(shè)計(jì)了仿真程序，獲取了信號(hào)的激活度信息。
　　利用 Opensim仿真軟件進(jìn)行了生物模型的仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)仿真計(jì)算得到了預(yù)測(cè)的肘關(guān)節(jié)角度，并與實(shí)測(cè)的角度進(jìn)行了比較，對(duì)生物模型進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)節(jié)。對(duì)關(guān)節(jié)力矩、肌肉力、肌肉力臂、肌纖維長(zhǎng)度等仿真輸出結(jié)果進(jìn)行了分析，結(jié)果與實(shí)測(cè)或其他文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)有對(duì)比性，進(jìn)一步證實(shí)了所建模型的準(zhǔn)確性。
　　為了驗(yàn)證