指力信號(hào)的檢測(cè)及其波動(dòng)性分析.pdf

1、手指的力量是反映手指協(xié)同動(dòng)作，評(píng)價(jià)手部運(yùn)動(dòng)機(jī)能的重要參數(shù)。指力信號(hào)的波動(dòng)性不僅僅被認(rèn)為是感覺(jué)運(yùn)動(dòng)區(qū)噪聲幅度大小的直接反應(yīng)，而且還關(guān)聯(lián)著更高層的神經(jīng)控制機(jī)制。本文通過(guò)分析各個(gè)手指在不同任務(wù)模式下的指力信號(hào)變異性特征，研究各手指運(yùn)動(dòng)學(xué)的變化規(guī)律，為進(jìn)一步了解運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控機(jī)制提供參考，并在神經(jīng)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)機(jī)能學(xué)領(lǐng)域有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　 本文首先設(shè)計(jì)了基于FSR(force sensor resistor)壓力敏感片的

2、指力檢測(cè)裝置用于指力實(shí)驗(yàn)，利用聚碳酸酯材料設(shè)計(jì)了將指力轉(zhuǎn)換為FSR電阻改變的機(jī)械裝置。其次，設(shè)計(jì)了指力檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)恒流源電路將FSR阻抗變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，以USB6008和Labview實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和顯示，并對(duì)傳感器裝置進(jìn)行了靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)特性測(cè)試。然后在該系統(tǒng)上分別進(jìn)行單個(gè)手指2N、4N、6N、8N按壓動(dòng)作的實(shí)驗(yàn)；雙指(食指、中指)合力為10％、20％、30％最大隨意收縮力量(maximum voluntary con

3、traction，MVC)時(shí)，兩指自然分配力量比例的實(shí)驗(yàn)；食指、中指、雙指(食指、中指)為各自最大隨意收縮力量的10％、20％、30％的單指、多指實(shí)驗(yàn)，采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)手指的指力信息，計(jì)算指力信號(hào)時(shí)域中的均方根誤差(RMSE)、標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)、變異系數(shù)(CV)；頻域結(jié)構(gòu)中的的近似熵(ApEn)、非趨勢(shì)波動(dòng)分析(DFA)。比較食指、中指在不同的任務(wù)模式下的指力信號(hào)變異性特征，以及手指協(xié)調(diào)作用對(duì)于指力信號(hào)變異性的影響。
　　

4、對(duì)上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)采集到的指力信號(hào)進(jìn)行分析，得到以下一些結(jié)果：(1).標(biāo)準(zhǔn)偏差、均方根誤差、近似熵隨著力量水平的增加而增大；(2). CV隨力量變化沒(méi)有呈現(xiàn)出顯著的變化趨勢(shì)；(3). DFA指數(shù)指標(biāo)隨力量變化沒(méi)有呈現(xiàn)出顯著的變化趨勢(shì)。的值在1.5附近變化，表明指力信號(hào)序列是一個(gè)布朗運(yùn)動(dòng)過(guò)程，對(duì)應(yīng)布朗噪聲；(4).在同等相對(duì)力量水平下單指和雙指力量信號(hào)波動(dòng)特征分析實(shí)驗(yàn)中，在相對(duì)力量水平為30％MVC時(shí)，雙指合力的標(biāo)準(zhǔn)偏差和均方根誤差小于中指、