基于肩部肌肉表面肌电的下肢外骨骼控制系统

目的设计一种基于肩关节屈曲、外展运动主要肌肉表面肌电信号的下肢可穿戴外骨骼控制系统,解决基于下肢肌肉表面肌电信号控制系统信号提取识别困难的问题。方法首先采用表面肌电信号传感器采集患者的三角肌前束、中束以及斜方肌肌电信号。其次通过蓝牙等无线通信技术将信号实时传输至控制板。再次,控制板通过分析采集信号数据特征判断患者运动状态和运动意图,控制大腿相关关节处舵机根据三维步态采集系统得到患者特殊步态数据提供相关扭矩完成运动。最后,受试者穿戴配有控制系统的外骨骼康复机器人后进行3组独立重复实验,验证机器人控制系统实时提取识别肌电信号、控制舵机运作的效果。结果肩关节表面肌肉位置浅表、肌腹面积大且拮抗肌信号干扰小,表面肌电采集容易,控制板对运动意图的识别难度低,平均识别成功率为89.6%,验证了下肢外骨骼康复机器人控制系统有效控制舵机辅助人体完成康复训练的可行性。结论基于肩部肌肉表面肌电信号的下肢外骨骼控制系统降低了信号提取识别难度,下肢外骨骼助行机器人通过提取并识别肩部表面肌电信号进行运动具有可行性。