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基于sEMG信号理论的汽车变速杆位置的优化设计

作　者: 时清学
导　师: 王宏
学　校: 东北大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 表面肌电信号推动拉动独立分量分析 FastICA
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 13次
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内容摘要

本文主要研究人在坐姿状态下,距离地面不同的高度和距离指定参考点的不同的距离的位置在进行推或拉动作时对最大静力输出的影响。对10个被试进行了九个不同测试位置(三个高度和三个远度的组合)在坐姿状态下的最大肌肉收缩的推拉实验。距离椅子参考点的三个距离是:18 cm,36.1 cm和45cm。三个距离地面的高度分别是:41.1cm,64.3 cm和82 cm。被试的坐姿和肩部的姿势要求避免躯干弯曲、旋转或前后摆荡。表面电极放置在指深屈肌、肱三头肌、肱二头肌、前三角肌和后三角肌上,用以监视每个位置的肌肉活动。每个位置输出的平均力是通过安装在仿真变速杆把手上的S型拉力传感器来测量采集的。在分析处理过程中,我们采用FastICA算法和传统滤波方法相结合的方法对肌电信号进行滤波处理;我们使用SPSS 15.0软件对数据进行统计分析处理。我们的最优位置是按照最优位置标准进行选择的,即具有最大的输出力和最小的肌肉活动幅度的位置。实验中最符合标准的位置是45 cm远的距离和64.3 cm的高度。本文还发现距离身体的距离对推力比对拉力的影响更大。这就意味着相比于高度的增加,当距离增加时,肌力的增加幅度会更大。最后,本文发现手的高度和距离对拉力的影响是等效的。虽然本实验是针对于人力操作的卡车的驾驶员设计的,但是,它也可以提高标准用于带有坐姿状态推拉作业的其他工业。研究结果对飞机、汽车、拖拉机等交通运输工具的驾驶员座位优化布局设计皆有重要的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 课题研究思路  10-11
  1.3 选题的目的和意义  11-12
  1.4 推拉力研究的发展历史  12-13
  1.5 本课题的研究内容  13-15
第二章肌电信号的机理及其数学模型  15-27
  2.1 肌肉运动中的电过程及表面肌电  15-19
  2.2 肌电信号的数学模型  19-22
  2.3 肌电信号的干扰与研究现状  22-23
  2.4 肌电信号的处理方法  23-25
    2.4.1 时域分析  23-24
    2.4.2 频域分析  24
    2.4.3 时频分析  24-25
    2.4.4 高阶谱分析  25
    2.4.5 混沌与分形  25
  2.5 本章小结  25-27
第三章实验设计与数据采集  27-39
  3.1 实验被试的选择  27
  3.2 实验器材的选择  27-34
    3.2.1 测力器材  27-31
    3.2.2 sEMG信号采集系统  31-34
  3.3 实验设计与数据采集  34-37
    3.3.1 实验设计  34-35
    3.3.2 实验数据的采集  35-37
    3.3.3 数据的简单处理  37
  3.4 本章小结  37-39
第四章 SEMG信号的预处理  39-61
  4.1 独立分量分析的相关理论  39-41
    4.1.1 ICA相关理论概述  39-40
    4.1.2 基于负熵判据的FastICA算法简介  40-41
  4.2 MATLAB软件简介  41-46
    4.2.1 Matlab语言的特点  42-44
    4.2.2 Matlab的基本功能  44
    4.2.3 Matlab的ICALAB工具箱简介  44-45
    4.2.4 数字滤波的相关理论  45-46
  4.3 信号滤波处理  46-60
    4.3.1 原始信号的去工频滤波处理  46-52
    4.3.2 信号的去工频谐波处理  52-55
    4.3.3 信号的去心电处理  55-58
    4.3.4 信号的带通滤波处理  58-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章数据的统计分析处理  61-75
  5.1 SPSS软件简介  61-63
  5.2 肌电信号特征参数的提取  63-65
    5.2.1 时域特征参数  63-64
    5.2.2 频域特征参数  64-65
  5.3 时域特征参数的提取与统计分析  65-72
    5.3.1 特征参数提取  65
    5.3.2 统计分析处理  65-70
    5.3.3 讨论  70-72
  5.4 结果  72-73
  5.5 本章小结  73-75
第六章结论  75-77
参考文献  77-81
致谢  81

基于sEMG信号理论的汽车变速杆位置的优化设计

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