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智能肌电假肢手抓握模式和抓握力控制系统
Detailed introduction:

作品名称:智能肌电假肢手抓握模式和抓握力控制系统

作者:任见

院校:上海师范大学

 

【作品背景】

近年来,我国的肢体残疾人数在迅速增长,推算2010年末,我国残疾人总人数高达8502万人。其中肢体残疾人数约占29%,肢体残缺已经成为残疾人口中最庞大的一支队伍,佩戴假肢手是帮助上肢残缺患者实现生活自理的有效途经。而目前市场中的一些上肢假肢手还存在如下问题:只具有张合控制,动作过于简单,无法满足人类正常活动的生理需求;大多数假肢仅实现模式识别功能,缺乏力的控制,实用价值低,操作感觉性差;进口假肢手虽然性能相对较高,但昂贵的成本使得患者很难接受。因此研制性价比高的智能肌电假肢手需求迫切。

【作品简介】

本作品设计一套肌电假肢手动作模式和抓握力的控制系统。由受试者自身意图产生的肌电信号,实现4种人手动作模式(握拳、展掌、剪刀手和三指捏)的在线实时识别和控制,以及5档次抓握力(0-3N、3-6N、6-9N、9-12N、12-15N)的预测,开发内容包括控制系统硬件电路设计和控制软件设计。本作品有三大优点:1)将手部动作模式和抓握力的控制结合起来,增加假肢手使用感官性;2)本作品中除假肢手本体以外的硬件成本不高,价格在1000元以内;3)本产品使用简单,佩戴方便,外形拟人化。提高了假肢手控制性能和截肢患者生活的自理能力,更容易被上肢截肢患者接受。

【设计思路】

本作品核心技术是采用两路肌电电极采集上肢指伸肌和指深屈肌处的肌电信号,STM32F103ZET6作为主控芯片,进行肌电信号特征值提取和动作模式分类,实现人手运动模式识别,并通过建立sEMG-力回归模型完成抓取动作时相应档次抓握力的预测,利用STM32产生PWM波控制假肢手5个手指对应电机的转速和转向,将相对应的动作模式分类和抓握力预测结果用于控制假肢完成灵活抓握,从而实现假肢手抓握模式和抓握力的同步控制,提高假肢手控制的操作感官性,为上肢残疾人在生活上提供便利的可能。

 

客服一

客服二

客服三