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上肢假肢控制模式简析
随着康复医学与康复工程、材料学、电子学和控制理论等技术的发展,上肢假肢的控制模式研究也发生了革命性变革.上肢假肢己经不再仅仅作为一种装饰品,人们对它的舒适性、实用性、准确性和灵活性提出了更高的要求,上肢假肢也向着智能型、美观型方向发展.目前,机械控制、肌电控制多自由度上肢假肢、声控假肢技术已非常成熟,利用脑电、脑磁等生物信息控制的上肢假肢也已实验成功,并在不久的将来能够进入市场.
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基于双线性模型的动作肌电信号用户无关识别研究
动作肌电信号具有个体差异性且不同动作的肌电信号是不同的,通过挖掘双线性模型的因素分解能力,将训练样本的特征矢量分解为用户相关和动作相关两大因素,通过确定因素的维度重构具有共性的训练样本特征.在测试样本特征重构阶段引入适应融合机制,更新模型参数重构测试样本特征.以11名受试者的4类动作为例,分别采用线性判别、K近邻分类算法和支持向量机,对比3种实验方案(多用户单天、单用户多天和基于双线性模型的多用户单天)的识别结果.实验表明,双线性模型的平均识别率低为85％以上,相比于单纯的多用户单天识别结果(平均识别率不高于75％)有显著提高(P＜0.001),且相比于单用户多天的识别结果(平均识别率90％以上)差异性不显著(P＞0.24).双线性模型为基于动作识别技术的非特定人肌电控制系统提供了交互方案,且该模型具备将多用户单天的数据看成单用户多天数据的能力,提供了用户训练负担降低的可行性.
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基于颞肌表面肌电信号控制的无线鼠标
鼠标作为计算机的输入设备在现代生活中已必不可少,而现有的鼠标主要是南健康人的手来操控的,还没有截肢伤残人士专用的鼠标,但是对于这些伤残者来说,在很多情况下也需要使用计算机和鼠标.近年来国内外均已展开助残鼠标的研究:上海科生假肢有限公司的兆峰、罗永昭等人发明了肌电信号控制鼠标装置,可利用残肢的肌电信号来控制鼠标的左右键开关,并利用肌电控制假手来抓住鼠标,靠残肢的运动来实现鼠标的移动[1];韩国电子通信研究院的Jong-Sung Kim等人采用差分绝对平均值法提取上肢肌电特征,采用模糊大—小神经网络做分类器,实现了对鼠标的控制[2];国内推出一款为失去双臂的残疾人设计的“特殊”鼠标,其外观类似一个耳机,使用者可将鼠标佩戴在头上,摆动头部,利用陀螺仪的空间定位原理,由陀螺仪感知平面移动,在屏幕上显示光标轨迹.精确定位光标位置后,使用者向两边吹起触动传感器,信号传回电脑便可控制鼠标左右键按动[3].
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假肢发展对截肢观念的影响
随着科学技术的发展和对假肢研究的深入,现代技术条件已允许假肢达到很高的对症性,从而满足各种各样的残肢条件和对假肢不同的功能要求.从普及型下肢假肢到全电脑控制智能仿生腿,从普通的美容上肢假肢到带感应控制的肌电控制假手,假肢技术发展的同时又促进了截肢手术的发展,对原来的截肢观念产生了影响,从而大限度地保留了残肢的功能,使截肢后的患者能更好地发挥假肢的代偿功能.
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多功能上肢假肢的研究进展
随着现代工程技术与医学技术的不断改进和创新,多功能假肢的研究越来越受到重视,在现代运动康复医学中占有重要的地位.假肢的仿生控制,尤其是如何采用使用者自身的信号,灵活有效地控制上肢假肢,一直是假肢技术研究的热点问题之一,而运用此方法选取合适的控制信号源尤为重要.目前有多种关于多功能假肢的仿生控制信号的研究,从肌电信号控制、脑电信号控制、语音信号控制以及周围神经信号控制4个方面论述多功能上肢假肢的研究现状和进展.
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上肢功能测试与训练
提高假肢控制准确率是多自由度假手应用过程中的难题,现提出用于残肢者配装三自 由度假手的康复测试和训练方法.临床实验表明,受试者配装三自由度假手后,控制动作的 准确率由训练前的 16% 提高到 100%(测试 100次 ).达到实用的要求 .
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含被动关节的仿人型塑料电子假手研究
为了突破传统假手的不足,使假手在形状和功能上更像人手、重量进一步减轻,设计了包含被动关节的仿人型塑料电子假手.在健全手的帮助下,假手手指关节可被动弯曲和旋转;与传统单自由度假手相比,可以完成更加复杂的动作.仿真塑料假手样机重量较轻、外形美观,通过配置肌电控制系统实验,实现了对假手实现准确可靠的控制.
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肌电控制肌肉刺激治疗偏瘫70例疗效观察
脑血管意外患者的主要表现之一是一侧肢体运动功能障碍,治疗不及时可导致终身残疾.我科自2001年采用肌电控制肌肉刺激对70例偏瘫患者进行早期治疗,取得一定疗效,报告如下.
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一种上肢外骨骼康复机器人的控制系统研究
为帮助上肢功能障碍患者进行康复训练,本文设计了一种4自由度上肢外骨骼康复机器人,并实现了语音和肌电两种控制方案.本文基于RSC-4128语音芯片,实现了对特定人的识别.另外自制表面肌电(sEMG)信号采集电极,采集sEMG信号,并通过信号处理、时域特征提取、固定阈值算法等实现模式识别,还利用脉冲宽度调制(PWM)算法实现了对系统运动速度的调节.后,对系统进行了语音和肌电控制的测试.结果表明语音控制平均识别率达93.1％,肌电控制平均识别率达90.9％,验证了系统控制方案的可行性,为上肢康复机器人控制系统的进一步完善奠定了理论基础.
关键词： 上肢外骨骼康复机器人 语音控制 肌电控制 -
一种外骨骼式手功能康复训练器的研究
基于正常人手指结构与运动仿生原理,对人体手部生物学特性进行分析,设计了一种可用于脑卒中或创伤后手功能康复治疗的外骨骼式手功能康复训练器.该训练器包括外骨骼机械结构和肌电控制系统,具有可适应不同人手指长度的调节机构,通过采集使用者前臂肌电对外骨骼机构的运动状态进行控制,从而驱动使用者的手指进行屈曲/伸展康复训练.后通过机构仿真实验和实验样机实验验证了训练器的机械结构仿生性、力学性能和训练效果.
