基于sEMG和FES的下肢康复机器人生物反馈控制研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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基于sEMG和FES的下肢康复机器人生物反馈控制研究

项目名称：基于sEMG和FES的下肢康复机器人生物反馈控制研究
项目类别：面上项目
批准号：61175076
申请代码：F0306
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：侯增广
负责人职称：研究员
依托单位：中国科学院自动化研究所
批准年度：2011

中文摘要：

基于表面肌电（sEMG）和功能电刺激（FES）对下肢康复机器人生物反馈控制展开研究。以实现 "生物反馈运动疗法"与"生物反馈电刺激疗法"有机结合为研究目标，深入探讨下肢康复机器人的sEMG控制、基于sEMG的FES控制、基于康复机器人和FES的个性化康复训练策略等方面的关键科学问题与技术，基于半监督学习技术，提出sEMG人体意图识别模型的在线学习的新理论和新方法；面向康复机器人系统的人机耦合动力学特性，综合人体下肢的肌骨系统生物力学模型，提出"人机耦合系统"的FES刺激模式的设计理论与方法；建立sEMG与FES的生物信息反馈通道，探讨人机耦合系统FES模式的主动诱发与动态调节模型；有机的结合"生物反馈运动疗法"和"生物反馈电刺激疗法"，给出面向临床的个性化康复训练策略。从而结合临床实验研究形成较为完善的个性化康复医疗理论、技术体系，为康复机器人的临床实用化奠定基础，并最终期望达到实用水平。

中文主题词：康复机器人；表面肌电信号；功能电刺激；生物反馈控制；

英文摘要：

Rehabilitation robot；sEMG；FES；Bio-feedback control；

英文主题词： Rehabilitation robot；sEMG；FES；Bio-feedback control；

结论摘要：

本项目按照项目计划书、项目规定的进度和主要任务内容开展了研究工作。按照预期进度完成了任务书规定的主要研究内容，基于课题组开发的康复机器人平台，研究了表面肌电信号（sEMG）和功能电刺激（FES）对下肢康复机器人生物反馈建模和控制方法，取得了多项研究进展。基于表面肌电（sEMG）和功能电刺激（FES）对下肢康复机器人生物反馈控制策略，研究“生物反馈运动疗法”与“生物反馈电刺激疗法”相结合的康复方法，深入探讨了下肢康复机器人的sEMG 控制、基于sEMG 的FES 控制、基于康复机器人和FES 的个性化康复训练策略等方面的关键科学问题，提出了sEMG人体意图识别模型的在线学习方法；面向康复机器人系统的人机耦合动力学特性，综合人体下肢的肌骨系统生物力学模型，提出FES 刺激模式与方法，在康复机器人平台构建与控制方法的完善等方面取得进展，并结合临床实验，为康复机器人的临床应用奠定了理论基础。本项目的其它产出成果还包括结合本项目的相关研究方向和研究内容，发表国际期刊论文20篇（其中IEEE汇刊论文7篇，Automatica期刊论文1篇）；作为特邀编辑，正在《自动化学报》编辑出版“康复机器人”专刊；申请并获得受理/授权国家发明专利17项，国际专利PCT授权1项；获得2015年度中国自动化学会自然科学奖一等奖、2013年度北京市科技奖一等奖、2014年度北京市科技奖三等奖、获得2013年度IEEE Transactions on Neural Networks Outstanding Paper Award，在相关研究领域，建立了良好的国际合作和学术交流；培养研究生12名（其中6人已经毕业并获得博士学位），培养的博士生还获得了“中国科学院院长特别奖”等荣誉和奖励。

成果综合统计