發(fā)布時間：2017-10-05 12:31

  本文關鍵詞：基于肌電信號模式識別的假肢控制研究

  更多相關文章： 肌電信號 模式識別 假肢控制 STM32

【摘要】：近年來,因各類交通事故、工傷或者自然災害等因素造成的截肢患者人數正在呈現(xiàn)增加的趨勢。對于上肢截肢患者,一種比較常用的方法是通過安裝假肢來完成日常生活中簡單的上肢動作。然而,目前的商業(yè)肌電假肢大多采用閾值控制的方法,假肢在各個自由度之間進行控制切換時往往需要按照某種特定的順序進行,給使用者帶來了諸多不便。本文采用的基于表面肌電信號模式識別的假肢控制方法,將不再僅僅依賴于簡單的肌電信號幅值,而是根據肌電信號的模式識別結果對假肢進行相應動作的控制。彌補了閾值控制方法在進行自由度之間切換時所帶來的不便,也使得控制過程更加直觀。本文介紹了肌電信號的產生機理以及表面肌電信號的時域、頻域特點。采集了左臂上肢曲臂、伸臂、腕內旋、腕外旋、握拳和張手六種動作下肱二頭肌、肱三頭肌、指伸肌和指淺屈肌四塊肌肉的表面肌電信號,提取了表面肌電信號的均方根、最大斜率和中值頻率三種特征參數構成的特征向量。開展了基于表面肌電信號模式識別的算法研究。在對比分析了BP神經網絡、LVQ神經網絡對采集到的表面肌電信號模式識別結果的基礎上,構建了對表面肌電信號進行BP-LVQ兩層混合神經網絡模式識別算法,使平均識別率高達96%,對于相對識別率較低的腕外旋和握拳兩種動作的識別率也均高于使用單一BP或LVQ神經網絡時兩種動作的識別率。實現(xiàn)了肌電信號對假肢的離線控制。本文使用了80C52單片機接收上位機中MATLAB對表面肌電信號的識別結果,實現(xiàn)了表面肌電信號對于假肢的離線控制。設計了一款基于STM32嵌入式芯片的便攜式肌電信號采集、識別和假肢實時、無線控制系統(tǒng)。實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)對肌電信號的采集和識別,并配合PT2262/PT2272編解碼芯片以及無線收發(fā)模塊進行控制指令的無線傳輸,實現(xiàn)了肌電信號對假肢的實時、無線控制。
【關鍵詞】：肌電信號 模式識別 假肢控制 STM32
【學位授予單位】：南通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.7;TP183;TP273
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.3 國內外研究概況11-13
• 1.4 論文的主要研究內容13-14
• 1.5 論文結構安排14-15
• 第二章 肌電信號的采集與處理15-23
• 2.1 肌電信號的產生15
• 2.2 肌電信號的特點15-16
• 2.3 肌電信號特征參數的選擇16-17
• 2.4 肌電信號的采集與處理17-22
• 2.4.1 肌肉的選擇18-19
• 2.4.2 表面電極的位置選擇19-22
• 2.5 本章小結22-23
• 第三章 基于表面肌電信號模式識別的算法研究23-34
• 3.1 神經網絡的基本結構23-25
• 3.2 基于BP神經網絡與LVQ神經網絡的模式識別25-30
• 3.2.1 基于BP神經網絡的模式識別25-28
• 3.2.2 基于LVQ神經網絡的模式識別28-30
• 3.3 基于BP神經網絡與LVQ神經網絡混合模型的模式識別30-33
• 3.3.1 混合模型的構建30-31
• 3.3.2 基于BP-LVQ神經網絡的模式識別31-33
• 3.4 本章小結33-34
• 第四章 基于肌電信號模式識別的假肢控制34-47
• 4.1 假肢的離線控制34-37
• 4.1.1 PC上位機軟件設置35-36
• 4.1.2 80C52單片機下位機軟件配置36-37
• 4.2 基于STM32嵌入式系統(tǒng)的假肢實時控制37-46
• 4.2.1 STM32嵌入式系統(tǒng)架構38-40
• 4.2.2 硬件連接40-42
• 4.2.3 軟件配置42-43
• 4.2.4 基于肌電信號模式識別的假肢實時控制43-46
• 4.3 本章小結46-47
• 第五章 基于STM32的假肢無線控制47-55
• 5.1 控制指令的編碼和解碼47-50
• 5.2 控制指令的無線發(fā)送與接收50-54
• 5.3 本章小結54-55
• 第六章 結論與展望55-57
• 6.1 結論55-56
• 6.2 展望56-57
• 參考文獻57-61
• 英文縮寫詞表61-62
• 作者在攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文及參加的項目62-63
• A：在國內外刊物上發(fā)表的論文62
• B：在國際學術會議上發(fā)表的論文62
• C：參加的項目62-63
• 致謝63

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1 宋玲玲;奚日輝;吳小丹;;多重分形分析在肌電信號識別中的應用[J];微計算機信息;2008年13期

2 潘祖善;;肌電信號產生機理的模型[J];上海交通大學學報;1986年03期

3 楊廣映,羅志增;肌電信號的功率譜分析方法[J];傳感技術學報;2004年03期

4 趙京東;姜力;金明河;劉宏;蔡鶴皋;;基于肌電信號的仿人型假手控制[J];機械與電子;2006年08期

5 張欽昊;;基于眼肌肌電信號分析的眨眼識別[J];計算機應用與軟件;2011年06期

6 尤波;周麗娜;黃玲;;應用于假手的肌電信號分類方法研究[J];哈爾濱理工大學學報;2011年03期

7 楊曉利;李振偉;胡志剛;;肌電信號的樣本熵分析[J];中國科技信息;2014年02期

8 龍勝春;呼吸肌電信號時頻分析方法的研究[J];浙江工業(yè)大學學報;2005年01期

9 郭凌菱，李耀宇，雷英杰;微機肌電信號檢測分析軟件的設計與實現(xiàn)[J];計算機應用研究;1995年04期

10 任小梅;王志中;胡曉;;應用小波變換和ICA方法的肌電信號分解[J];數據采集與處理;2006年03期

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1 周萌;沈鈞賢;童秉綱;尹協(xié)振;;鯽魚肌電信號測量研究[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 張小棟;;肌電信號的檢測與處理技術研究[A];中國生物醫(yī)學工程進展——2007中國生物醫(yī)學工程聯(lián)合學術年會論文集（上冊）[C];2007年

3 路國華;楊芳;;肌電信號中心電噪聲的自適應濾波[A];第八屆全國信號與信息處理聯(lián)合學術會議論文集[C];2009年

4 何樂生;胡耀航;王威廉;;基于精確起始時刻同步的肌電信號動作識別方法[A];2010中國儀器儀表與測控技術大會論文集[C];2010年

5 潘惠娟;;表面肌電的基本原理和研究進展[A];第十七屆中國內鏡醫(yī)師大會論文集[C];2007年

6 吳浩浩;羅志增;;基于肌電信號信號輪廓DTW的手部動作識別方法[A];第七屆全國康復醫(yī)學工程與康復工程學術研討會論文集[C];2010年

7 王耀兵;季林紅;黃靖遠;;康復訓練過程中上肢運動肌電信號特征的對比分析[A];繼往開來 與時俱進——2003年康復醫(yī)學發(fā)展論壇暨慶祝中國康復醫(yī)學會成立20周年學術大會論文集[C];2003年

8 馬麗;侯文生;鄭小林;彭承琳;許蓉;;握力水平與前臂肌肉sEMG信號復雜度的相關性研究[A];中國生物醫(yī)學工程進展——2007中國生物醫(yī)學工程聯(lián)合學術年會論文集（上冊）[C];2007年

9 楊義勇;王人成;金德聞;黃昌華;;上肢肘關節(jié)受擾運動過程的肌電信號幅值變化和功率譜分析[A];中國康復醫(yī)學會第四屆會員代表大會暨第三屆中國康復醫(yī)學學術大會論文匯編[C];2001年

10 陳玲玲;楊鵬;王輝;郭欣;;基于HMM和SVM的下肢肌電信號處理[A];2005年中國智能自動化會議論文集[C];2005年

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1 趙汗青;面向人工假肢的表面肌電信號人手抓取動作研究[D];哈爾濱理工大學;2016年

2 任小梅;基于臨床診斷肌電信號的自動分解算法及研究[D];上海交通大學;2006年

3 吳劍鋒;基于肌電信號的人體下肢運動信息獲取技術研究[D];浙江大學;2008年

4 顏志國;基于粗糙集和支持向量機的表面肌電特征約簡和分類研究[D];上海交通大學;2008年

5 姜葦;子宮肌電信號的分析與子宮收縮機理的研究[D];天津大學;2004年

6 楊志家;體表肌電信號中疲勞信息提取方法的研究[D];浙江大學;1999年

7 李陽;智能仿生手臂肌電信號—運動模型化與模式識別理論方法研究[D];吉林大學;2012年

8 陳歆普;基于肌電信號的多模式人機接口研究[D];上海交通大學;2011年

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1 陳雄彬;表面肌電信號采集與處理器設計[D];華南理工大學;2015年

2 馬靜云;康復運動中表面肌電信號分析方法研究[D];燕山大學;2015年

3 魏秀利;基于腦肌電反饋的虛擬康復系統(tǒng)研究[D];燕山大學;2015年

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6 曹曉鵬;異肢肌電信號控制肢體運動功能重建的算法與硬件實現(xiàn)[D];東南大學;2015年

7 蘭婷;便攜式八通道肌電信號仿生手控制系統(tǒng)[D];電子科技大學;2016年

8 劉勇;基于肌電信號模式識別的假肢控制研究[D];南通大學;2015年

9 劉英濤;多自由度殘疾人假手機構設計及肌電信號控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2006年

10 孟艷麗;肌電信號的非線性動力學分析[D];東北師范大學;2002年

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本文編號：976826