研究目的:随着中共中央、国务院于2016年10月25日印发并实施《"健康中国2030"规划纲要》,纲要指出健康是促进人的全面发展的必然要求,是经济社会发展的基础条件,是民族昌盛和国家富强的重要标志,也是广大人民群众的共同追求。党的十八届五中全会明确提出推进健康中国建设,从"五位一体"总体布局和"四个全面"战略布局出发,对当前和今后一个时期更好保障人民健康作出了制度性安排。健康逐渐成为了人们的焦点,中国目前有超过8500万的残疾人,其中肢体残疾人所占比重最大,肢体残疾人因身体缺陷在运动中造成极大不便,针对肢体残疾人因身体方面原因而较难进行体育锻炼这一问题,团队研发了EMG仿生机械假肢,是利用人体的肌电信号进行控制的电动上肢假肢。它是一种利用残肢肌肉收缩时产生的肌电信号,由皮肤电极引出,经过生物电放大器放大后,控制微型直流电机运转,驱动假手开合。由于肌电假手的运动接受大脑指挥,它除了具有电动假手的长处外,还具有直感性强、控制灵活和使用方便等优点,是现代上肢假肢的发展方向。肌电控制需要精确的信号采集、有效的特征提取、识别率高的分类算法来作为基础,还需保证系统的实时性以减少控制延迟。为了检验EMG仿生机械手是否可以正常运作,以及检测守着着佩戴后,进行简易体育项目的完成情况,验证EMG仿生机械假肢在上肢肢体残疾人体育锻炼中的可行性,EMG仿生机械手的出现,在假肢控制领域意义重大。研究方法:本文使用问卷调查、实验观察等研究方法,研究于2021年3月在郑州大学的北体育馆的河南省残疾人体育训练基地进行仪器测试和问卷调查。实际有效参测上肢残人数17人,测试前24小时内睡眠良好,无剧烈运动,自愿参与本次实验,均经过手臂康复训练,并且在测试之前状态较好,所有测试者都理解实验目的。运用皮肤肌电测量仪器等对受试者进行测试,针对测试者佩戴EMG仿生机械假肢后的肌电信号进行测试、记录和数据分析。以及测试者佩戴EMG仿生机械假肢后进行太极拳、剑术、简易的器械健身活动,以动作完成情况、机械手状态、稳定特征、负重、协调特征和根据测试后对受试者的问卷调查了解到的自我满意度为指标进行实验。获取并分析不同状态下肌电信号,检测在不同运动状态下EMG仿生机械假肢的稳定性,衡量EMG仿生机械假肢在上肢肢体残疾人体育锻炼中的作用,帮助并验证EMG仿生机械假肢帮助上肢肢体残疾人参加正常体育锻炼的可行性。研究结果:EMG仿生手采集三路肌电传感器的信号,能够识别并做出抓握、伸张大拇指、伸张食指、伸张中指无名指小指、手掌张开五种手势动作,识别率能够达到99.5%以上;检测经过训练与调试,上肢肢体残疾人佩戴EMG仿生机械假肢后,可基本完成手部相应动作,经过太极拳、器械健身、剑术三个体育项目实验,受试者均可基本完成。结论:本文选取佩戴仿生手后的抓握、伸张大拇指、伸张食指、伸张中指无名指小指、手掌张开五种手势动作的准确性作为研究对象,根据佩戴后实验结果的稳定性分析可知,EMG仿生手基本可实现参与一些体育项目,并且稳定可行。上肢肢体残疾人运用EMG仿生机械手,可加强体育锻炼,也可开发新的体育项目,更好地为自己的健康服务。此外,本文还研究了佩戴仿生手后进行太极拳、器械健身、剑术三个体育项目的动作实验,受试者均可基本完成。研究结论:本文通过实验验证了独立系统和变步长移动时间窗法的可行性,仿真实际在线识别率均在99.5%以上,后续还会继续实验。上肢残疾群体使用此EMG仿生手后的身体改变,为残疾人体育运动更深层次。我们会继续研究该EMG仿生手的机械结构及其传动效率和肌电相关的识别控制算法,以继续改进设计出更高精度的运动型肌电仿生手,方便上肢肢体残疾人群能够进行更广泛的体育项目运动,可以更好地为残疾人进行体育服务,对人类健康发展具有重要意义。