面向人工假肢的表面肌电信号人手抓取动作研究-测试计量技术及仪器专业论文.docxVIP

优秀毕业论文 精品参考文献资料 Classified Classified Index：R3 1 8．6 Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering Resaerch on Hand Grassping Movmwent of sEMG Signals for Artifical Limb Candidate： Zhao Hanqing Supervisor： 场H B0 Academ ic Degree Applied for： Doctor of Engineering Specialty： Test and Metrology Technology and Instrument Date of Oral Examination： June，2016 University： Harbin University of Science and Technology 万方数据 哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《面向人工假肢的表面肌电 哈尔滨理工大学博士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《面向人工假肢的表面肌电 信号人手抓取动作研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读博 士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明 部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人 承担。 作者签名：赵习肴日期：死衫年∥月z7日 哈尔滨理工大学博士学位论文使用授权书 《面向人工假肢的表面肌电信号人手抓取动作研究》系本人在哈尔滨理 工大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究 成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发 表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授 权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布 论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 必威体育官网网址口，在年解密后适用授权书。 不必威体育官网网址囤。 (请在以上相应方框内打4) 作者签名： 起精 日期：蒯年莎月矽日 导师签名： 稻捉 Et期：多彩年多月 面B f 万方数据 摘要面向人工假肢表面肌电信号人手抓取动作研究 摘要 面向人工假肢表面肌电信号人手抓取动作研究 摘 要 手是人类重要的劳动和语言交流工具，手的缺失给残疾患者造成生 活、工作的不便。人手及腕部共有27个自由度，可以轻松实现灵活多样的手 势动作和抓取功能，其使用之方便不需要过多的心里和外界的关注。随着科 技的发展，手及手臂缺失者对自身的生活质量有了更高的要求，然而市面上 实际销售的假手功能远不能满足患者的使用要求。再造和人类真手一样可以 轻松自如地实现各种动作的假手，将从根本上提高残疾人的生活质量。目前 对于假手机械本体的结构设计已经基本满足人手可实现的自由度，从机械结 构方面基本可以实现人手的动作功能，但其控制可实现的假手功能远低于人 手的功能，存在着可识别的动作模式少、识别率低、传感反馈功能少、缺少 “幻肢感”等缺点。本文以人体前臂肌电(Electromyography，EMG)信号 作为控制源，对人手的动作姿态进行模式识别。主要研究内容为：表面肌电 信号产生的生理基础及特点，肌电信号采集过程中的预处理，多通道肌电信 号的解耦，人手抓取动作的分类与模式识别。 文中首先对假手的控制源、仿人型假手机械结构、肌电信号的检测方 式、肌电信号产生的生理基础、基于肌电信号的人手模式识别研究的现状进 行了阐述。针对肌电信号在采集过程中强噪声干扰的特点，对可能产生的噪 声源进行了分析，并对采集到的肌电信号进行频谱分析，得到主要噪声干扰 源(工频电及其谐波分量)。针对工频噪声的干扰采用了整周期平均滤波、 包络滤波和同态自适应滤波。针对整周期平均滤波过程中造成肌电信号数据 的损失，可能对后续的模式识别产生影响，对整周期平均滤波进行算法改进 得到滑动整周期平均滤波。对上诉三种滤波方法进行了分析与比较，得到了 不同形式滤波的优缺点及适用场合，为肌电信号提取的预处理提供了实用方 法。 其次，为了减少肌电信号的后续数据处理量，采用稳态数据进行模式 识别。这就需要从采集到的肌电信号中识别出动作转换点，对动作进行分 割。文中采用了短时能量法、动态累积和法、动态差分三种方法进行动作转 换点的识别，并对识别率进行了分析比较。短时能量法可以判断手部动作的 转换点、肌肉的状态及肌肉的力度；动态累积和法可以准确判断动作的转换 点及肌肉状态，但其计算量大，影响控制的快速性：动态差