基于体表肌电信号反馈的控制系统设计文献综述

 2024-08-16 16:20:34
摘要

体表肌电信号(sEMG)作为一种能够反映人体运动意图的生理电信号,近年来在康复医学、人机交互、运动控制等领域受到了广泛关注。

基于sEMG反馈的控制系统设计旨在通过采集、处理和识别sEMG信号,将其转化为控制指令,实现对外部设备或系统的有效控制,具有重要的理论意义和应用价值。

本文首先介绍了sEMG的基本概念、产生机制、特点及其在控制系统中的应用;然后,对基于sEMG反馈的控制系统设计方法进行了综述,包括信号采集与处理、特征提取与选择、模式识别与分类、控制策略与算法等关键技术;接着,重点阐述了该技术在康复机器人、假肢与矫形器、人机交互等领域的应用现状和发展趋势;最后,总结了现有研究存在的问题和挑战,并展望了未来的研究方向。


关键词:体表肌电信号;控制系统;模式识别;人机交互;康复机器人

1.引言

随着生物医学工程、信号处理、人工智能等技术的快速发展,人机交互技术正朝着更加智能化、自然化、便捷化的方向发展。

体表肌电信号(surfaceelectromyography,sEMG)作为一种能够无创地反映人体肌肉活动状态的生物电信号,为实现人机交互提供了新的思路和方法。

sEMG是由肌肉纤维在神经系统控制下收缩时产生的电活动,通过放置在皮肤表面的电极采集得到。

通过对sEMG信号进行分析处理,可以识别出人体的运动意图、肌肉疲劳程度、关节角度等信息,进而实现对外部设备的控制或对人体自身运动状态的监测与评估。

2.sEMG控制系统概述

sEMG控制系统是指利用sEMG信号作为控制信号,对外部设备或系统进行控制的系统。

其基本原理是通过采集和处理sEMG信号,提取其中的特征信息,然后利用模式识别算法识别出用户的运动意图,最后将识别结果转换为相应的控制指令,驱动外部设备完成相应的动作。

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