【摘 要】
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目前,残用假肢具有弥补肢体缺失和修饰外形的作用,部分带有索控功能的假肢还具备辅助抓取能力。但是,现有的索控假肢大多不具备感觉反馈能力,难以帮助操作者实现精准的目标抓取和意图识别。针对上述问题,本文引入了振动触觉方法对假手接触觉状态进行实时反馈,并设计了一种利用表面肌电信号实现动作控制的智能假手,以实现假手与目标对象交互过程中的闭环控制,进而提升残用假手的操控性能,对于改善残疾人生存质量具有重要意义
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目前,残用假肢具有弥补肢体缺失和修饰外形的作用,部分带有索控功能的假肢还具备辅助抓取能力。但是,现有的索控假肢大多不具备感觉反馈能力,难以帮助操作者实现精准的目标抓取和意图识别。针对上述问题,本文引入了振动触觉方法对假手接触觉状态进行实时反馈,并设计了一种利用表面肌电信号实现动作控制的智能假手,以实现假手与目标对象交互过程中的闭环控制,进而提升残用假手的操控性能,对于改善残疾人生存质量具有重要意义。论文研究主要包括:1、总体方案设计。根据智能假手控制系统的设计目标,进行总体架构设计和关键硬件选型,并细化了肌电信号控制方案,振动触觉反馈方案及欠驱动型假手方案。2、肌电信号识别。使用MYO臂环采集皮肤表面肌电信号,并向神经网络模型中加入Dropout机制和嵌套滑窗机制改进了肌电手势意图识别算法,进而通过实验确定模型关键参数。实验表明,该模型的平均响应时间为204ms,识别准确率为92.7%。3、触觉反馈方法研究。内容包括:分析皮肤触觉感知机理、确定触觉映射方案、研究人体振动刺激感知特性及设计接触觉映射方法等。4、软硬件开发和实验。开发了多通道振动驱动硬件和控制软件,进而开展了振动刺激感知实验和假手操控实验,以验证假手的实用性。结果显示,应用肌电控制和触觉感知有效提高了假手的操控性。本论文将振动触觉技术引入肌电智能假手,提升了假手的实用性,能够满足残疾人群对假手的需求。
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