多自由度上肢假肢的创新控制方法
【摘要】文章分析了上肢残肢可实用控制信号源严重不足，研究中的神经接口技术没有达到实用推广的的困难问题，并论述了一种用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源创新方法，本方法用于多自由度上肢假肢的多路控制信号源为广大上肢假肢使用者带来了便利，适于工业化规模生产与大规模推广应用。本文所述方法已获得作者唯一署名的已授权国家发明专利，专利号：ZL201010156003.6，在实用中取得了非常良好的效果，是上肢假肢技术的新突破。
【关键词】上肢假肢；肌电控制；传感器；下肢关节；残肢；神经接口
1.上肢假肢控制现阶段所存在的问题
1.1截肢后残肢的信号源匮乏
长期以来假手的五个手指总共只有一个自由度，五指共用一根拉索或一个微电机驱动，一起张开、握紧。
随着科学技术的发展，现在广泛使用的肌电控制上肢假肢产品具有更多自由度，前臂二自由度和上臂三自由度肌电控制假肢已广泛使用，最近几年，每个手指都有微电机驱动的假手已经成为产品，但是在截肢后的残肢失去了大量肌肉，残存的肌肉存在萎缩，对肌肉的控制能力减退，皮下脂肪增生，肌电信号微弱，皮肤疤痕等因素，不能像正常肢体那样引出多路肌电信号，一般只能从残留的伸肌和屈肌引出二路肌电控制信号，对于某些残肢，只能引出一路肌电信号，甚至不能从残肢皮肤表面引出肌电信号，信号源十分缺乏。
1.2控制信号源严重不足已成为难题
而且，目前假肢技术面临突破性进展，肌电控制上肢假肢关节数目增加，控制多关节需要更多的独立信号源，控制信号源严重不足已成为难题。
除国内外巳广泛使用的上臂肌电控制假肢具有三个自由度外，最近国外已出现五个手指各由一个微电机驱动的“仿生手”产品，可惜的是目前在给截肢者安装使用时，还只能用两路信号源控制五个手指一起张开及握紧，每个手指不能同时独立活动，只是当某个手指受阻不动时，其它手指还可以继续握紧，按物体形状抓住物体。由于截肢后许多肌肉丧失，高位截肢肌肉丧失更为严重，再加上残肢肌肉因不使用自然萎缩，皮下脂肪增生等原因，往往要在残肢引出两路肌电信号已很困难，更不要说引出更多路信号了，因此只能以较少信号源采用切换和编码控制方式控制假肢，不能做到多自由度同时一对一的控制。对于前臂截肢者，在残肢各块残存肌肉的皮肤表面引出肌电信号，然后用模式识别技术识别手指和腕的各种动作信号，用来控制前臂多自由度假肢的办法目前还只在健康人前臂上研究试验，没有成为产品，困难在于残肢往往不能引出这些动作的肌电信号。
多自由度上肢假肢的创新控制方法
