27、康复系统与机器人自适应力场研究

康复系统与机器人自适应力场研究

康复系统设计与验证

在康复治疗领域，为了满足中风患者康复需求，设计了一套集肌肉协同分析（MSA）和功能性电刺激（FES）于一体的功能集成系统。该系统硬件集成了8通道肌电信号采集和FES功能，相比现有复杂的商业设备，具有体积小、便携和低成本的优势。软件则实现了灵活的设备控制、便捷的数据处理和算法分析。

肌肉协同分析界面

肌肉协同分析界面主要展示了三个关键部分，如下表所示：
| 位置 | 展示内容 |
| ---- | ---- |
| 左上角图表 | 协同数量与方差解释率（VAF）的变化关系 |
| 右上角柱状图 | 协同分布矩阵W |
| 底部曲线 | 协同激活系数H |

由于协同顺序在重复试验中是随机的，所以在求平均值之前需要进行相似度匹配。这里采用文章中提供的余弦相似度匹配方法（计算归一化协同向量之间的内积）对结果中的协同进行排序。此外，该界面还可以计算所有段组合的总体结果，显示各段的均值和标准差。在某些情况下，如果发现不同段之间的协同顺序不一致，用户需要手动调整。

FES界面

在康复过程中，患者会根据预设参数接受电刺激治疗。在FES界面中，参数既可以直接从文件中加载，也可以由临床医生手动设置。刺激开始后，会显示包括进度、电流和阻抗在内的实时状态信息，这些信息有助于检查FES电流是否正常输送。

系统验证

系统验证主要包括以下三个方面：
1. 肌电信号采集验证 ：首先使用1Hz、振幅1mV的方波和正弦信号验证肌电采集功能，结果显示振幅误差小