1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

人是由骨、骨骼肌和骨连接组成，全身骨骨间通过关节连成骨骼，从而构成了人体的支架。在日常运动中，骨和骨连接起到杠杆作用，而骨骼肌在神经系统的控制下，牵引着人体的骨骼和关节一起运动，是人体运动的动力源和主要部件。在日常生活中，人体下肢从事着各种复杂的活动，它们直接影响着人类的日常生活能力。

根据世界卫生组织的调查报告，在2050年，在世界上超过60岁的人口数量将达到20亿，超过80岁的人口数量将达到近4亿。在我国，实行计划生育的基本国策已经多年，社会老龄化进程正在加快，很多年轻夫妻有四位老人需要照顾。由于老年人身体素质随着年纪的增加而日渐衰退，同时也由于年轻人工作繁忙疏于照顾，老年人作为弱势群体，容易遭受各种疾病的侵害，而大多数老年人也将面临行动不便等问题。因此，下肢运动能力的恢复是医疗康复领域的重要主题。

下肢行动不便，不论对于个人、家庭还是社会都有着严重的影响。对个人来说，因为下肢行动能力受损，影响其身体的灵活性，时间久了，也会影响相关肌肉的退化甚至萎缩；同时，由于行动不便，会令其产生消极情绪甚至失去生活信心。对家庭来说，年轻人有着巨大工作压力的同时又要照顾家中行动不便的老人，也是对年轻人的巨大挑战。对社会而言，由于运动康复治疗是一个长期并繁重的工作，对理疗师这个职位有着较高的要求；同时，人口老龄化会产生一些社会问题，因此对社会保障机构也有着更高的要求。

2. 研究的基本内容与方案

本文拟实现由肌电信号到肌力的映射研究，通过研究基于支持向量回归（svr）的改进算法，构建人体下肢肌电信号与下肢关节力矩之间的映射关系，将计算得出的关节力矩与实验中采集到的真实值进行比较验证，从而验证预测模型的精确性。

首先，需要采集人体表面肌电信号、肢体末端作用力信息以及关节角度信息，人体表面肌电信号拟使用sx230双级差分机电传感器和datalog便携式数据采集器来获取，肢体末端作用力拟采用mta400型三轴力传感器来精确测量，关节角度信息拟采用mpu-6050整合性6轴运动检测器件来测量。

其次，本文拟建立一个骨骼肌肉模型，其主要描述了肌电信号——肌肉收缩力——关节力矩这三者之间的转换过程，主要由三个子模型组成：肌肉激活动力学模型，肌肉收缩动力学模，骨骼肌肉几何学模型。通过对骨骼肌肉模型中的三个子模型分别进行建模研究，以实现对肌力和关节力矩的准确评估，最终为确定患者的真正需求奠定基础。肢体运动的正向动力学过程如图2-1所示。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉开发环境。

第6－9周：编程实现各算法，并进行调试。

第10－12周：针对具体的实验数据，完成试验数据的比较验证。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]meng w, ding b, zhou z, et al. an emg-based force prediction and control approach for robot-assisted lower limb rehabilitation[c]//2014 ieee international conference on systems, man, and cybernetics (smc). ieee, 2014: 2198-2203.

[2]zhang f, li p, hou z g, et al. semg-based continuous estimation of joint angles of human legs by using bp neural network [j]. neurocomputing, 2012, 78(1): 139-148.

[3]丁波.下肢康复机器人按需辅助控制方法研究[d].武汉理工大学. 2016.

[4]邵明旭，王斐，殷腾龙，刘健.人体下肢生物力学建模研究进展[j].智能系统学报,2015，04:518-527.