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腕关节术后长期固定会导致肌肉僵化和运动神经衰弱,最终致使患者运动能力下降。常规的治疗手段如二次手术、超声疗法等价格昂贵且效果不佳,相较而言,康复锻炼方法更为安全有效。而传统康复锻炼,主要以理疗师为主患者为辅,患者参与感较弱,康复效果较慢且成本高。故研究一种发挥患者主观能动性的腕康复训练机器人系统作为替代意义重大。本课题是基于表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)控制的腕康复外骨骼系统的研究,具体内容为腕康复外骨骼结构设计,sEMG-关节角度预测算法研究,基于sEMG的外骨骼控制方法研究以及相关实验验证。针对腕关节运动特点和人体腕部解剖结构,提出外骨骼机械机构设计要求,介绍三自由度外骨骼的整体结构和传动方式;重点提出腕关节屈伸和尺桡偏运动过程中外骨骼和穿戴者关节错位的问题,并分析关节错位补偿的意义,最后详细介绍基于钢丝绳驱动的双平行关节错位补偿机构。搭建sEMG和关节角度信号的采集实验平台,并制作训练集和测试集;然后基于提取sEMG的时域特征提出三种对sEMG特征处理的方法,分别为基于Relief F算法特征选择、特征重采样和特征时差补偿,并引入相应的算法模型验证了三种方法的优越性;最后设计两种sEMG-关节角度预测算法,即基于Relief F选择特征的小波神经网络和基于重采样与时差补偿特征的最小二乘支持向量机,经过数据集的训练和测试,两种预测算法具有预测精度高、执行速度快的性能。基于sEMG识别的腕动作选择合适的康复轨迹,并设计PID控制器跟随被选轨迹,完成被动式康复训练;然后基于sEMG-关节角度的预测算法设计一种嵌入式的前馈补偿的PID控制器用于主动康复训练;最后还设计基于sEMG反馈的可调弹性阻抗控制用于阻抗模式康复训练。介绍康复机器人的软硬件系统,进行各自由度机械传动关系验证实验和关关节错位补偿实验;然后基于进阶式康复模式,分别展开被动式康复训练实验、主动式康复训练实验和阻抗式的康复训练实验。实验结果验证了机械结构的可靠性和控制方法的可行性,能够满足腕术后患者的阶段性临床康复需求;