用于下肢假肢和外骨架控制的肌肉疲劳的sEMG变化
概括
神经肌肉疲劳在行走过程中显著改变表面电肌图 (sEMG) 信号,特别是在下肢截肢者中. 了解这些变化对于开发先进的假肢和外骨控制系统至关重要.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 康复技术 康复技术 康复技术
- 人类运动控制人体运动控制
背景情况:
- 表面电肌图 (sEMG) 通过反映用户的意图,对控制下肢假肢和外骨至关重要.
- 神经肌肉疲劳 (NMF) 引入了对sEMG信号的显著变化,阻碍了这些技术的现实应用.
- 研究NMF对sEMG的影响对于改善假肢控制和用户适应至关重要.
研究的目的:
- 分析神经肌肉疲劳在长时间行走期间对sEMG信号特征的影响.
- 为了比较NMF诱导的健康受试者和膝下截肢者之间的sEMG变化.
- 评估信号处理技术在sEMG中的NMF表征方面的有效性.
主要方法:
- 从一个健康的受试者和一个截肢者在长时间的跑步机上行走,诱导和观察NMF时收集的sEMG数据.
- 应用基于变化模式分解的软间隔值 (VMD-SIT) 用于sEMG信号消噪.
- 利用特征提取技术来分析与疲劳相关的信号分布变化.
主要成果:
- 神经肌肉疲劳在截肢者中表现出比健康人群更大的变化.
- 截肢者和健康受试者之间的特征平均值比率在残余四肢 (12.35-26.18) 与正常四肢 (3.52-5.91) 上显著更高.
- 由于NMF,sEMG特征发生显著变化,特别是在截肢人群中.
结论:
- 神经肌肉疲劳给下肢截肢者带来了独特的挑战和sEMG信号的变化.
- 这些发现强调了对假肢和外骨控制系统的疲劳感知算法的需求.
- 信号处理方法可以有效地检测和量化NMF相关的sEMG变化,为更强大的控制策略铺平道路.
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