فرمت فایل: word(قابل ویرایش)تعداد صفحات167
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده
مقدمه 1
فصل اول : آشنایی با الکترومایوگرافی
1-1 مقدمه 3
2-1 الکترومایوگرافی چیست ؟ 3
3-1 منشأ سیگنال EMG کجاست ؟ 7
1-3-1 واحد حرکتی 7
4-1 آناتومی عضله 8
1-4-1 رشته عضلانی واحد 8
2-4-1 ساختار سلول ماهیچه 8
5-1 انقباض عضلانی 9
6-1 تحریک‌پذیری غشاء عضله 11
7-1 تولید سیگنال EMG 12
1-7-1 پتانسیل عمل 12
8-1 ترکیب سیگنال EMG 14
1-8-1 انطباق واحدهای حرکتی 14
9-1 فعال سازی عضله 15
10-1 طبیعت سیگنال MMG 16
11-1 فاکتورهای موثر بر سیگنال EMG 18
فصل دوم :انواع سیگنالهای الکترومایوگرافی و روشهای طراحی
1-2 انواع EMG 21
2-2 الکترومایوگرافی سطحی : ردیابی و ثبت 22
1-2-2 ارتباطات کلی 22
2-2-2 مشخصه‌های سیگنال EMG 23
3-2 مشخصه‌های نویز الکتریکی 24
1-3-2 نویزمحدود شده 24
2-3-2 آرتی فکت‌های حرکتی 24
3-2-2 ناپایداری ذاتی سیگنال 25
3-2 بیشینه سیگنال EMG 25
4-2 طراحی الکترود و آمپلی فایر 26
5-2 تقویت تفاضلی 26
6-2 امپدانس داخلی 28
7-2 طراحی الکترودفعال 29
8-2 فیلترینگ 29
9-2 استقرار الکترود 30
10-2 روش مرجح مصرف 30
11-2 هندسه الکترود 30
1-11-2 نسبت سیگنال به نویز 31
2-11-2 پهنای باند 32
3-11-2 سایر ماهیچه نمونه 32
4-11-2 قابلیت cross talk 33
12-2 بار موازی الکترود 33
13-2 قرار دادن الکترود EMG 34
1-13-2 تعیین مکان و جهت‌یابی الکترود 34
2-13-2 نه روی نقطه محرک 35
3-13-2 نه روی نقطه محرک 36
4-13-2 نه در لبه‌ی بیرونی ماهیچه 37
14-2 موقعیت الکترود نسبت به فیبرهای ماهیچه 37
15-2 قرار دادن الکترود مقایسه 38
16-2 پردازش سیگنال EMG 39
17-2 کاربردهای سیگنالEMG 40
18-2 الکترومایوگرافی سوزنی 41
19-2 مزایا و معایب الکترودهای سطحی و سوزنی 43
1-19-2 مزیت‌های الکترود سطحی 43
2-19-2 معایب الکترودهای سطحی 43
3-19-2مزایای الکترودهای سوزنی 43
4-19-2 معایب الکترودهای سوزنی 44
20-2 تفاوت موجود بین الکترودهای سطحی وسوزنی 45
21-2 انواع طراحی 45
فصل سوم :مفاهیم اساسی در بدست آوردن سیگنال EMG
1-3 مقدمه 48
2-3 معرفی 48
1-2-3 نمونه‌برداری دیجیتال چیست ؟ 48
2-2-3 فرکانس نمونه‌برداری 49
3-2-3 فرکانس نمونه‌برداری چقدر باید بالا باشد ؟ 49
4-2-3 زیر نمونه‌برداری – وقتی که فرکانس نمونه‌برداری خیلی پائین باشد 52
5-2-3 فرکانس نایکوئیست 53
6-2-3 تبصره‌ی کاربردی DELSYS 54
3-3 سینوس‌ها و تبدیل فوریه 54
1-3-3 تجزیه سیگنال‌ها به سینوس‌ها 55
2-3-3 دامنه فرکانس 57
3-3-3 مستعارسازی – چطور از آن دوری کنیم ؟ 59
4-3-3 فیلترپارمستعاد 61
5-3-3نکته کاربردی DELSYS 63
4-3 فیلترها 64
1-4-3 انواع فیلترهای ایده آل 65
2-4-3 پاسخ فاز ایده‌آل 67
3-4-3 فیلتر کاربردی 68
4-4-3پاسخ فاز غیر خطی 71
5-4-3 اندازه‌گیری ولتاژ - دامنه ، توان ودسی بل 72
6-4-3 فرکانس 3 Db 74
7-4-3 مرتبه فیلتر 75
8-4-3 انواع فیلتر 76
9-4-3 فیلترهایdigital - Analog Vs 80
10-4-3 نکته کاربردی Delsys 84
5-3 رسیدگی به مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال 85
1-5-3 کوانتایی سازی 85
2-5-3 رنج دینامیکی 87
3-5-3 کوانتایی سازی سیگنال EMG 90
4-5-3 مشخص ک ردن ویژگی‌های ADC 92
5-5-3 نکته کاربردی Delsys 95
6-3 نتیجه‌گیری 95
فصل 4: بکارگیری مناسبت نیرویgrip مبنی بر سیگنال EMG
1-4 مقدمه 98
2-4دید کلی پایه‌ای یک سیستم 98
3-4 منطقی برای تولید نیروی گریپ 99
4-4 دستاورد 102
5-4 نتیجه 103
فصل پنجم : طبقه‌بندی سیگنال EMG برای شناسایی سیگنال دست
1-5 مقدمه 105
2-5 سیگنالهای EMG و سیستم اندازه‌گیری 107
3-5 طرح ویژگی خود سازمان دهی 107
4-5 روش طبقه بندی سیگنال EMG پیشنهادی 109
5-5 نتیجه‌گیری 117
فصل 6: ارتباط بین نیروی ماهیچه‌ای ایزومتریک و سیگنال EMG به
عنوان هندسه بازو
1-6 مقدمه 119
2-6 نتایج 121
3-6 بحث 123
1-3-6 ارتباط EMG- Force 127
2-3-6 رابط نیروی MF 129
3-3-6 رابطه‌ی درصد نیروی DET 131
4-3-6 نتایج 131
4-6 روش تجربی 132
1-4-6 اشخاص 132
2-4-6 مجموعه تجربی 132
3-4-6 مدارک EMG و نیرو 133
4-4-6 تحلیل‌های EMG غیر خطی 135
5-4-6 تحلیل‌های آماری و پارامترها 136
5-6 نتیجه‌گیری 136
فصل 7: طبقه‌بندی سیگنال EMG برای کنترل دست مصنوعی
1-7 مقدمه 138
2-7 روش‌ها 140
3-7 آزمایش و نتایج 141
1-3-7 نتیجه‌گیری 142
فصل 8 : یک استخوان‌بندی کنترل شده توسط EMG برای نوسازی دست
1-8 مقدمه 144
2-8 سیستم اصلاح دست 148
1-2-8 استخوان‌بندی خارجی 148
2-2-8 الکترونیک و نرم افزار 149
3-8 پردازش EMG 151
4-8 تستهای اولیه دستگاه 153
1-4-8 نتیجه‌گیری 155
2-4-8 کارهای آینده 156
فصل نهم : یک مدار آنالوگ جدید بر ای کنترل دست مصنوعی
1-9 مقدمه 158
2-9 چکید‌ه‌ای از سیستم 160
3-9 پیاده‌سازی مدار 163
4-9 نتایج شبیه سازی 166
5-9 نتیجه‌گیری 168
نتیجه‌گیری کلی 169
فهرست تصاویر
فصل 1
شکل 1 : نمونه‌ای از سیگنالEMG 7
شکل 2: واحد حرکتی 8
شکل 3: مدل آناتومی عضله 9
شکل 4: اکتین و میوزین و باندهای مربوط به آن 11
شکل 5: پروسه انقباض عضله 12
شکل 6: شماتیک تصویری سیکل دپلاریزاسیون / پلاریزاسیون درون
غشاهای تحریک شونده 13
شکل 7: نمودار پتانسیل عمل 13
شکل 8: ناحیه‌ی دپلاریزاسیون در غشاء فیبرعضلانی 14
شکل 9: پتانسیل عمل واحدهای حرکتی متعدد 14
شکل 10: بکارگیری و فرکانس شروع واحدهای حرکتی نیرو 15
شکل 11: ثبت سیگنال خام سه انقباض برای عضله سه سر 16
شکل 12: سیگنال خام EMG با تداخل سنگین ECG 19
فصل 2
شکل 1 :طیف فرکانسی سیگنال EMG آشکار شده جلوی ماهیچه 23
شکل 2: طرح‌های شکل تقویت کننده تفاضلی 28
شکل 3: ارائه طرح کلی بارو ترکیبات مدور بر الکترود 34
شکل 4: مکان مرجع الکترود بین تاندون و بخش حرکتی 35
فصل3
شکل 1: سیگنال آنالوگ کشف شده توسط الکترود DE2.1 49
شکل 2: A) نمونه‌برداری از سینوس 1 ولت ، 1 هرتز در 10 هرتز 51
B) بازآفرینی سینوس نمونه‌برداری شده در 10 هرتز 51
شکل 3: A) نمونه‌برداری یک سینوس 1 ولت ، 1 هرتز در 2 هرتز 52
B) بازآفرینی سینوس نمونه برداریشده در 2 هرتز 52
شکل 4: A) نمونه‌برداری یک سینوس 53
شکل 5: تجزیه‌ی فوریه‌ی یک پتانسیل عمل واحد حرکتی نمونه‌برداری شده 56
شکل 6 : هیستوگرام دامنه 10 سینوس شکل 5 58
شکل7: طیف موج فرکانسی سیگنال نمونه در شکل 6 60
شکل 8 : مستعار سازی نویز 13 61
شکل 9 : پاد مستعارسازی 62
شکل 10: انواع فیلترها 66
شکل 11: طرح فاز یک فیلترایده آل 68
شکل 12: خصوصیات فیلترهای کاربردی 72
جدول 1: فاکتورهای تضعیف وگین نمونه 74
شکل 13: فیلتر پائین گذر مرتبه اول و دوم 76
شکل 14: اندازه ومقایسه انواع فیلترهای بالاگذر 79
شکل 15: فیلتر پائین گذر تک قطبی 82
شکل 16: نمونه‌برداری و فیلتر دیجیتالی سیگنال آنالوگ 83
شکل 17: مراحل کوانتایی سازی مبدل آنالوگ به دیجیتال 86
شکل 18: تحلیل رنج A/D 89
فصل 4
شکل 1: بلوک دیاگرام دستگاه 99
شکل 2: سطوح و شماتیک‌ها 100
شکل 3: نیروهای گریپ 102
فصل 5
شکل 1: بلوک دیاگرام سیستم اندازه‌گیری سیگنال EMG 110
شکل 2 : موقعیت الکترودها 110
شکل 3: بلوک دیاگرام روش های پیشنهادی 111
شکل 4: سیگنالهای دست برای کاراکترهای کره ای 112
شکل 5: نرون‌های خروجی 113
شکل 6: بلوک دیاگرام ترتیب آزمایشگاهی 114
شکل 7: عکس وضعیت آزمایش 114
شکل 8: سیگنال EMG اندازه‌گیری شده و سیگنال داخلی قابل استفاده 115
شکل 9: نرون‌های خروجی sofm1 بعد از مرتب کردن 115
جدول 1: نرون‌های خروجی بعد از یادگیری 116
جدول 2: نتایج آزمایش 116
فصل 6
شکل 1 : مقادیر میانگین نیروهای ارادی ماکزیمم در ANT و POST 123
شکل 2 : رابطه‌ی نیروی EMG 124
شکل 3: رابطه‌ی نیروی MF 125
شکل 4: رابطه‌ی درصد نیروی DET 126
شکل 5: دیاگرام‌های ارتباط بین فرکانس متوسط و DET 127
فصل 8
شکل 1: طرح هندسی سیستم توانبخشی دست 146
شکل 2: نمای سیستم توانبخشی دست 147
شکل 3: نمای جانبی استخوان‌بندی بیرونی 148
شکل 4: دست‌مجازی وواسط درمان 150
شکل 5: محل قرارگیری الکترود سطحی 151
شکل 6: سیگنال EMG یکسو شده 152
فصل 9
شکل 1: بلوک دیاگرام سیستم پیشنهادی 160
شکل 2: دیاگرام حالت کنترل حالات مختلف دست با استفاده از EMG 161
جدول 1: حالات دست وسیگنال‌های مربوطه 161
شکل 3: بلوک دیاگرام پردازش سیگنال 162
شکل 4: بلوک دیاگرام تحلیل گر EMG 163
شکل 5: شماتیک مدار پردازش سیگنال 164
جدول 2: اندازه‌ی تراتریستورها 165
شکل 6: سیگنالهای داخلی شبیه‌سازی شده‌ی تحلیل‌گر سیگنال EMG 166
شکل 7: مجموعه‌ی سیگنالهای EMG وپاسخ خروجی ماشین حالت 167
شکل 8: پاسخ‌های شبیه‌سازی شده برای تغییرات انگشتان مختلف 167
نتیجه‌گیری :
بدلیل بحث بسیار گسترده‌ی EMG ابتدا سعی کردیم دید اولیه‌ای نسبت به EMG پیدا کرده وسپس به شرع یکی از کاربردهای آن بپردازیم . در بررسی کلی EMG دریافتیم که الکترومایوگرافی کاربرد گسترده‌ای در تشخیص و درمانهای حرکتی و عصبی و هم چنین برای نوسازی و اصلاح اعضای قطع شده‌ی بدن سالم دارد با بررسی‌هایی که داشتیم دیدیم که الکترومایوگرافی مثل اغلب روشهای درمانی دیگر دارای انواعی است که به توضیح آنها معایب و مزایا نحوه ی کاربرد و موارد استفاده پرداختیم . ودر آن فصل به این نتیجه رسیدیم که برای هر ماهیچه و عضله بسته به اندازه‌ی آن ماهیچه و نوع مشکلی که دارد الکترود مورد نیاز را باید استفاده کرد برای بدست آوردن سیگنال دانستن یک سری مفاهیم اساسی لازم و ضروری است که به شرح آنها پرداختیم که کمک به سزایی در بدست آوردن سیگنال می‌کند مثلاً اینکه برای سیگنال نویزنداشته باشد باید از چه فیلتری استفاده شود . زمانی که مفهوم و روشهای کلی بدست آوردن سیگنال را آموخته باشیم می‌توانیم بحث خود را از حالت کلی به بررسی حالات جزئی تر ببریم که ما در این تحقیق سعی کردیم روی حرکت دست و کاربرد EMG در آن کار کنیم . برای شروع اینکار ابتدا از طبقه‌بندی سیگنال EMG برای شناسایی سیگنالهای دست استفاده کردیم . چون برای اولین بار به هم چنین کاری می‌پرداختیم روش ساده‌ای به نام SOFM را انتخاب کردیم که یک روش بدون کنترل می‌باشد .
وقتی سیگنالهای شناسایی شده دست را داشته باشیم خیلی راحت می‌توانیم به درمان مشکلات آن بپردازیم و هم چنین با مشکلات زیادی روبرو بود و ریسک بالایی را از صدمات جسمی را دارا بود ولی با ظهور الکترومایوگرافی و به کارگیری صحیح آن رفته رفته این مشکلات کاهش یافت و با یک استخوان‌بندی خارجی کنترل شده با EMG به راحتی می‌توان به نوسازی دست کمک کرد بدون اینکه صدمه‌ی جسمی به شخص وارد شود . سیستمی که برای اصلاح دست پیاده سازی کردیم شامل یک PC، یک میکروکنترلر ، یک استخوان بندی خارجی و یک قطعه جهت ثبت سیگنالهای EMG است .
پروژه بررسی سیگنالهای الکترو مایوگرافی در حرکت دست
