基于ADRC的多电极协同上肢康复运动控制方法

作     者：霍本岩 王亚楠 张赞 董安琴 刘艳红 HUO Benyan;WANG Yanan;ZHANG Zan;DONG Anqin;LIU Yanhong

作者机构：郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 郑州大学第五附属医院河南郑州450000 

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) 

出 版 物：《郑州大学学报(工学版)》 (Journal of Zhengzhou University(Engineering Science))

年 卷 期：2025年第46卷第2期

页      码：1-10,18页

摘      要：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。

主 题 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 

学科分类：08[工学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

核心收录：

D　O　I：10.13705/j.issn.1671-6833.2025.02.017

馆 藏 号：203156617...