發(fā)布時間：2023-12-04 19:09

　　世界上截肢殘疾人口數(shù)量龐大,肢體殘疾對人的工作效率和生活質(zhì)量造成很大的負(fù)面影響。多自由度仿生假肢手能夠幫助肢體殘疾人獲得功能補(bǔ)償,改善殘疾人的生活狀況。表面肌電信號(surface electromyography,sEMG)是人體動作執(zhí)行過程中相關(guān)肌肉收縮產(chǎn)生的生物電信號,分析sEMG可以解碼人體運(yùn)動意圖,從而為仿生手提供準(zhǔn)確的動作指令,是意念控制的一種方式。本文的目的是研制出一套多自由度仿生假肢手的肌電控制系統(tǒng),開發(fā)一款基于表面肌電信號運(yùn)動模式識別技術(shù)的智能仿生手樣機(jī)。本文提出了多自由度仿生手肌電控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)了高性能的表面肌電信號傳感器和手勢識別算法,研發(fā)了所有軟硬件模塊,最終搭建完成多自由度仿生手樣機(jī)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)可總結(jié)為以下三點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)了分布式低耦合的多自由度仿生手肌電控制系統(tǒng)。將整個仿生手系統(tǒng)分層解耦,設(shè)計(jì)成包括信號采集層、應(yīng)用決策層、運(yùn)動執(zhí)行層的分布式結(jié)構(gòu)。sEMG體感手環(huán)作為信號采集層采集前臂的表面肌電信號和九軸姿態(tài)信號,通過藍(lán)牙通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到應(yīng)用決策層。手機(jī)應(yīng)用程序作為應(yīng)用決策層快速解碼出手臂運(yùn)動意圖,通過Wi Fi將控制指令發(fā)送到運(yùn)動執(zhí)...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景意義
    1.2 多自由度肌電仿生手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排
第2章 多自由度仿生手的肌電控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 多自由度仿生手的肌電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
    2.3 多自由度仿生手設(shè)計(jì)
        2.3.1 仿生手機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 仿生手電氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第3章 表面肌電信號采集傳感器設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 肌電信號綜述與傳感器設(shè)計(jì)方案
    3.3 表面肌電信號的拾取與預(yù)處理
        3.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.3.2 電極選擇
        3.3.3 前置放大電路設(shè)計(jì)
        3.3.4 濾波器設(shè)計(jì)
    3.4 信號轉(zhuǎn)換與傳輸模塊設(shè)計(jì)
        3.4.1 主控芯片最小系統(tǒng)電路
        3.4.2 九軸姿態(tài)信號采集電路
        3.4.3 無線收發(fā)模塊
    3.5 電源模塊設(shè)計(jì)
        3.5.1 充電電路
        3.5.2 3.7V轉(zhuǎn)5V升壓電路
        3.5.3 5V轉(zhuǎn)3.3V電路
        3.5.4 肌電信號調(diào)理模塊供電電路
    3.6 本章小結(jié)
第4章 手勢識別分類器設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 基于表面肌電信號的手勢識別方案
    4.3 特征提取
        4.3.1 多元經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
        4.3.2 多元多尺度熵特征
        4.3.3 基于MEMD的 MMSE特征提取方法
    4.4 基于LSTM的模式識別分類器訓(xùn)練
    4.5 手勢識別模型修正
    4.6 本章小結(jié)
第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及功能測試
    5.1 引言
    5.2 多自由度仿生手控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)方案
    5.3 數(shù)據(jù)采集端程序設(shè)計(jì)
        5.3.1 數(shù)據(jù)采集端軟件設(shè)計(jì)方案
        5.3.2 表面肌電信號采集程序設(shè)計(jì)
        5.3.3 九軸姿態(tài)數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)
        5.3.4 藍(lán)牙通信程序設(shè)計(jì)
    5.4 手機(jī)端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
        5.4.1 手機(jī)端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方案
        5.4.2 手機(jī)端通信程序設(shè)計(jì)
        5.4.3 數(shù)據(jù)顯示程序設(shè)計(jì)
    5.5 仿生手執(zhí)行層程序設(shè)計(jì)
        5.5.1 仿生手執(zhí)行層軟件設(shè)計(jì)方案
        5.5.2 無線通信程序設(shè)計(jì)
        5.5.3 仿生手舵機(jī)控制程序設(shè)計(jì)
    5.6 功能測試
    5.7 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 課題研究總結(jié)
    6.2 未來研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3870539