基于生物电信号的上肢康复机器人的研究

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1、Ｐ１００６０１６－０２０８中图分类号Ｔ２４２论文编号学科分类号５１０．８０５０密级？＊考嗦乂净ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ？硕ｊ：学位论支基于生物电信号的上肢康复机器人的研究乂ｂ－ｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｉｎａｌｓＢａｓｅｄＵｅｒｇｐｐ一ＬｉｍｂＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎＲｏｂｏｔＳｙｓｔｅｍＩｎｉ酬ｉＢｔｅｆＩＩ月，Ｉ’■—＇？ｉ－ｊｕｇ＊ｊＬｇａＩ｜Ｉｉｒ—ｉｉＩ—ｉｒｊｇｉＪ獅群巧程胃ｉｌｉ＾ｉｌｌｊｉＪ郭书祥教授天津理工大学研究生院二

2、〇－六年二月我名Ｊ牲弄巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取，论文中不包含其他得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教一同工作的同志对本研究所做育机构的学位或证书而使用过的材料。与我的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＂马期；知１月２口等侄冷丈作者签《；签李乂年＾学隹４＾文胶权使巧援权书本学位论文作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规入论容编有关数据工的全部或部分内定。特授权义津理大学可将学位文、汇，＾、＾＾查阅手段

3、保编供，并采用影印印或扫描等复制存检索缩库通行论。送文的复本和电子文件。校向国口或机构交和借阅同意家有关部学授权）（论在解密后适说明保密的学位文用本签名：导冷丈者签巧学侄作、＾衣月巧订口期：哥衣签矣签期月李申＞年李＾分类号：510.8050密级：天津理工大学研究生学位论文基于生物电信号的上肢康复机器人的研究（申请硕士学位）学科专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程作者姓名：赵鑫指导教师：郭书祥教授2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeABioel

4、ectricalSignals-BasedUpperLimbRehabilitationRobotSystemByXinZhaoSupervisorShuxiangGuoFebruary,2016摘要随着近年来社会经济水平的不断提升，人们对生活质量的要求也越来越高，尤其是对医疗服务的需求。日益增加的瘫痪病人数量和突飞猛进的医疗科学技术共同促使了新型的康复训练、评价系统的产生。生物电信号（脑电信号、肌电信号等）介入到康复医学领域，为传统的康复疗法开辟了一条新的道路。脑电信号直接由瘫痪病人产生，其中包含着患者的主动意识，从中提取出患者的意识信息，便可以使其实现自主的运动控制，从而在康复训练

5、的同时促使了患者大脑神经重塑。近十年发展起来的脑机接口技术为此提供了有力的技术支持。本文针对瘫痪病人，提出了一种自主式的上肢康复训练系统来帮助患者实现主动训练。本研究将脑机接口BCI（Brain-Computer-Interface）技术和机器人技术相结合，提出了整个系统的设计方案：将易于控制的情绪信号作为训练的开始触发和结束中断信号，而将对运动神经元重塑有益的运动想象脑电信号作为训练的动作执行信号。此外为了减轻患者运动想象的疲劳度，具体的动作执行由机器人系统负责实现，同时也提高了训练的效率和可靠性。本文提出了一种新颖的康复评价方法，肌电信号被用来对患者的康复状况进行评估。肌肉电信号能

6、够客观地反映正常手臂（无痉挛）由肌肉所产生的力的大小，进而反映处于主导地位的运动神经元重塑的情况和运动神经通路的通畅程度。由于肌肉电信号为混沌信号，非线性特征明显，本文选用近似熵方法对其进行建模分析，并对肌电信号的近似熵和肌电强度组成的二维特征向量使用二次判别分析（QDA）法进行分类，得到了65%的正确率。本课题的研究为上肢康复医学领域提供了一种新的训练方式和评价方法，给相关学者提供了参考，有助于拓宽相关领域的研究思路。关键词：上肢康复机器人系统脑机接口运动想象康复评价近似熵AbstractWiththeimprovementofsocioeconomiclevel,peopleare

7、payingmoreandmoreattentiontothequalityoflife,especiallytothedemandofmedicalservice.Theincreasingnumberofparalysedpatientshaspromptedthebornofnewrehabilitationtrainingandevaluationsystemswiththehelpofhighlydeveopedmedicalscie