基于多傳感器的康復機器人感知系統(tǒng)設計及其應用研究.pdf

1、得益于康復醫(yī)學與工程技術的結合，康復機器人已取得一定成效。感知系統(tǒng)作為康復機器人系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié)之一，不僅需要獲取人體各項運動生理信息，也是意圖識別、痙攣檢測以及運動性肌肉疲勞評估等眾多應用的前提。本文針對一款踏車式康復機器人設計了基于多傳感器的感知系統(tǒng)，并將其應用于運動性肌肉疲勞評估。
　　首先，闡述了人體各項運動生理信息的采集原理，著重分析了表面肌電信號的產生機理、信號特征以及噪聲來源，并據(jù)此設計了表面肌電傳感器;基于測力懸臂

2、梁設計了足底壓力傳感器，采用霍爾角度傳感器設計了關節(jié)活動度傳感器，采用PulseSensor脈搏傳感器采集脈搏信號。測試了表面肌電噪聲性能與頻譜特性，輸出噪聲為0.545mV。試驗標定了足底壓力傳感器與關節(jié)角度傳感器的靈敏度與非線性誤差，結果表明各傳感器指標均滿足實際需求。
　　其次，基于NI CompactRIO嵌入式平臺設計了多傳感器感知系統(tǒng)，包括硬件模塊配置、軟件系統(tǒng)架構配置以及軟件設計，實現(xiàn)了多傳感器同步采集、數(shù)據(jù)實時顯示

3、以及大量數(shù)據(jù)存儲。
　　然后，針對感知系統(tǒng)在運動性肌肉疲勞評估的應用，依據(jù)表面肌電信號非平穩(wěn)非線性的特性，提出了基于HHT邊際譜熵的肌肉疲勞感知方法。通過10名志愿者橈側腕長伸肌的疲勞肌電信號，利用本感知系統(tǒng)進行了3組實驗，從疲勞指標對數(shù)據(jù)長度依賴性、評估肌肉疲勞可靠性以及抗噪性3個方面對比了HHT邊際譜熵、近似熵以及中值頻率的性能。實驗結果表明:HHT邊際譜熵兼具對數(shù)據(jù)長度依賴低、能可靠評估肌肉疲勞以及抗噪等優(yōu)點，為感知肌肉疲勞