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题名基于ADRC的多电极协同上肢康复运动控制方法
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作者
霍本岩
王亚楠
张赞
董安琴
刘艳红
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机构
郑州大学电气与信息工程学院
郑州大学第五附属医院
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出处
《郑州大学学报(工学版)》
北大核心
2025年第2期1-10,18,共11页
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基金
国家自然科学基金资助项目(62103376)
国家重点研发计划(2022YFB4703203)
河南省科技攻关项目(242102311246)。
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文摘
功能性电刺激(FES)是重要的卒中致残康复治疗方法,而现有的功能性电刺激设备多使用单对表面电极对肌肉施加刺激,难以在肢体运动过程中精确定位最佳刺激位置,同时,受内外干扰的影响,康复运动控制精度有待提高。为此,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的多电极协同控制方法。首先,设计了一套用于上肢康复的多电极功能性电刺激系统;其次,通过分析上肢的动力学模型确定电极切换策略,在角度跟踪过程中根据角度区间动态调整电极组合,实现对最佳刺激位置的跟踪;再次,引入ADRC作为控制器实时估计和补偿系统的扰动;最后,招募健康受试者,开展仿真和实验验证。结果表明:所提出的控制方法实现了对上肢运动的精确控制,与固定电极策略的控制方法相比,平均跟踪误差均值降低了约50.41%,均方差降低了约43.30%。此外,受试者肌电信号分析结果表明:采用电极切换策略的肌电信号与固定电极策略相比,振幅平均绝对值MAV和中值频率MF分别减少了约40.21%、17.97%,肌肉疲劳得到了一定的缓解。
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关键词
功能性电刺激
多电极切换策略
上肢康复系统
电极阵列
自抗扰控制
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Keywords
functional electrical stimulation
multi-electrode switching strategy
upper limb rehabilitation system
electrode array
active disturbance rejection control
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分类号
TP273
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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