康复机器人系统中表面肌电信号特征提取方法研究与应用

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiaoDang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
表面肌电信号是由控制肌纤维收缩的神经电在皮肤表面叠加产生的复杂生物电信号。为了将其引入康复机器人系统,研究具有针对性的表面肌电信号特征提取方法是其关键之一。本文的研究将提升康复机器人系统的康复功能,具有较强的理论研究与实际应用价值。围绕表面肌电信号特征提取方法研究与应用的主题,结合康复机器人系统的需要,本文提出了二次特征提取框架,其重点展开的研究工作如下:(1)在一次特征提取中,针对表面肌电信号非平稳随机特性,本文建立了表面肌电信号的现象模型,采用了基于卡尔曼滤波的方差估计方法将信号去随机化,提取了非随机的肌力相关量,作为下一次特征提取环节的输入信号。(2)在二次特征提取中,针对肌力变化复杂的特性,本文采用了时域、模型参数与时频域的特征提取方法,从一次特征中多角度地提取了肌力-运动的相关特征。由于上肢运动的复杂特性,肌力-运动的原始特征无法直接描述运动规律。针对该问题,本文采用了非负分解方法(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)压缩原始特征,自学习与抽取特征基,产生新的低维特征。针对NMF算法易产生畸形点与收敛慢的问题,本文采用了基于交替投影梯度非负最小二乘的改进NMF算法(Alternating Nonnegative Least Squares Projected Gradient NMF,PGNMF)提高了收敛速度,解决了畸形点的问题。(3)为了识别上肢动作以设定机器人控制系统的控制指令,本文采用了极限学习机算法(Extreme Learning Machine)建立了基于肌力-运动特征运动模式的分类器。针对实际采集中可能出现的人为干扰导致数据不稳定的问题,本文采用了 TSSVD-ELM的改进算法,增强了分类器的稳定性。(4)编写了相应的表面肌电信号采集系统软件,设计了基于表面肌电信号的连续上肢运动识别实验。针对连续识别的问题,本文设计了肌电信号活动段分割算法以提取有效的活动段信号。最后,经过大量的仿真实验与实际测试,证明了本文提出的表面肌电信号特征提取框架与特征提取方法的有效性。
其他文献
互联网时代导致了人们获得的资讯中存在大量冗余的或者无意义的信息,然而很多用户使用网络的目标是希望能够清晰的了解某一件事情的“因果”,避免浏览不相关或者重复信息。除
建设信息化校园是摆在高等职业院校面前的一项紧要任务,它是一项基础性、长期性的工作,信息化校园的水平标志着高职学校办学水平、学校的整体形象和地位。高校考务管理系统是
网络控制系统(NCS)是一种以通讯网络作为传输媒介的分布式控制系统,它将分布在不同位置的系统节点通过网络连接起来,不仅降低了系统布线的复杂程度,减少了系统的维护和运行成
数据流是大数据时代的典型代表,具有连续、单遍扫描、快速变化和海量无穷等特点,数据的不确定性是现实应用中数据广泛具有的属性,包括属性级不确定性和存在级不确定性,人们迫
近年来,在我国经济发展过程中,一般利润率和工业利润率呈下降和分化态势,这一现象已引起人们的广泛关注。论文认为,造成这一现象的原因很多,但地租水平和地价上涨是主要原因
随着网络的发展,用户数量和需求急剧增加,加大了对网络带宽的需求,进而导致了网络拥塞现象的发生,大大影响网络的服务质量。路由器作为网络中的节点能够在第一时间接收到网络
对任何一个系统,稳定性都是其正常运行的首要条件,其次就是抗干扰能力。对线性切换系统和非线性连续切换系统的稳定性和H∞控制问题的研究已经取得了很多的成果,但对离散非线
云计算是分布式计算、并行计算、集群计算和网格计算等传统计算机和网络技术的演化和发展,其中任务调度问题是云计算的核心内容之一,而且也是国内外学者研究的热门问题之一。
香菇多糖是香菇真菌中一种重要的活性物质,具有抑菌,抗氧化,抗肿瘤,提高机体免疫力等多种药用活性。随着液体发酵技术的进步,越来越多的真菌采用液体发酵的方式进行培养。液
随着互联网向社会各角落的渗透式扩张,计算的网络化、移动化和多样化,软件系统的管理和维护成本逐步增加、对环境变化适应能力的要求越来越高,云环境下服务系统的自适应方法