仿生肌电假手的触滑觉感知与控制研究

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肌电假肢作为重要的康复器具,在一定程度上可帮助截肢患者恢复缺损的肢体功能,保障基本的工作能力和生活能力。智能化假肢已成为科学研究的重要目标,同时也成为评价国家康复发展水平的一个重要因素。但目前市面上的肌电假肢手多为阈值控制的功能性假手,其控制系统简单且灵活性差,而且仅带有运动模式识别功能,只能完成简单的动作,缺少对外界物体的感知功能,抓握完全靠使用者的视觉反馈,使用安全性能低。针对目前假手研究中存在的问题,本文围绕肌电假手的多感知控制,提出一种集模式识别与多感知功能一体化的肌电假手控制方案。以PSo C4为主控制器,通过软硬件协同设计搭建实验平台。设计了肌电信号采集系统,完成了尺侧腕伸肌、尺侧腕屈肌的肌电信号采集。在时域和频域中选取特定的特征值,利用基于粒子群优化后的支持向量机算法进行手部动作分类,控制肌电假手进行相应动作。在假肢手的多感知功能研究中,设计了软硬度传感器和滑觉传感器,对物体的硬度和滑觉感知提出了一种新的判别方法。引入模糊逻辑控制,使假肢手抓取物体时可根据物体的硬度、滑动程度的不同,加载合适的握力,实现握力的自适应调节,使仿生肌电假肢手在抓握目标过程中能够及时可靠的完成抓握任务。为了验证控制系统的效果,设计了基于PSO-SVM的假肢手动作模式识别实验和基于多感知反馈的假肢手抓握控制实验,达到了预期的控制效果。
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