技術(shù)特征：

1.一種基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)分別實(shí)時(shí)采集患者左、右大腿骨外側(cè)肌、骨直肌和股二頭肌的表面肌電信號(hào)；

(2)對采集到的患者表面肌電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和降噪預(yù)處理；

(3)通過特征提取方法，分別獲取患者表面肌電信號(hào)的能量特征向量和幅值特征向量；

(4)利用獲取的患者表面肌電信號(hào)能量特征向量，通過步態(tài)周期估測算法實(shí)時(shí)預(yù)測患者下肢運(yùn)動(dòng)的合理步態(tài)周期；

(5)利用獲取的患者表面肌電信號(hào)幅值特征向量，通過步長估計(jì)算法實(shí)時(shí)預(yù)測患者下肢運(yùn)動(dòng)的步長；

(6)將步驟(4)預(yù)測的步態(tài)周期和步驟(5)預(yù)測的步長，通過步速預(yù)測算法實(shí)時(shí)計(jì)算患者期望的步速；產(chǎn)生用于控制跑步機(jī)的期望速度命令信號(hào)；

(7)用系統(tǒng)辨識(shí)法獲取跑步機(jī)速度的輸入-輸出傳遞函數(shù)；

(8)最后，結(jié)合跑步機(jī)的速度傳遞函數(shù)，同時(shí)，檢測跑步機(jī)的速度作為反饋信號(hào)，利用PID速度伺服控制算法驅(qū)動(dòng)跑步機(jī)的控制電機(jī)，最終實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)速度的自適應(yīng)跟隨控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟(2)所述的預(yù)處理，放大倍數(shù)為1000倍；帶通濾波的頻率為20-500Hz，且不包含50Hz陷波信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟(3)所述的能量特征向量和幅值特征向量的特征提取方法分別為：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{EMG}}_p=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{EMG}}_i^2& MAV=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\left|{\mathrm{EMG}}_i\right|\end{array}$

式中，EMG_P表示肌電信號(hào)的能量特征向量值，EMG_i表示肌電信號(hào)在i時(shí)刻的值，N表示信號(hào)段的長度；MAV表示肌電信號(hào)的幅值絕對值均值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟(4)具體包括下述步驟：

a.首先，初始化一個(gè)滑動(dòng)窗，并選取合適的窗長N；

b.利用步驟(3)獲取的表面肌電信號(hào)的能量特征向量計(jì)算能量特征信號(hào)的積分值特征；其具體計(jì)算公式為：

${\mathrm{IEMG}}_p\left(i\right)=\underset{j=i}{\overset{i+N}{\Σ}}{\mathrm{EMG}}_p\left(j\right)/N$

式中，IEMG_p(i)為i時(shí)刻患者下肢大腿股外側(cè)肌肌電能量信號(hào)的積分值特征向量值，EMG_p(j)為j時(shí)刻患者下肢股外側(cè)肌肌電能量信號(hào)的值；N為滑動(dòng)窗的長度；

c.實(shí)時(shí)檢測、判斷每個(gè)步態(tài)周期的有效峰值，并記錄有效峰值的對應(yīng)時(shí)刻t_i；

d.用兩相鄰的肌電信號(hào)的有效峰值對應(yīng)時(shí)刻實(shí)時(shí)計(jì)算患者下肢運(yùn)動(dòng)的步態(tài)周期T_i，其具體計(jì)算公式為：

T_i＝t_i-t_i-1

式中，T_i為患者下肢運(yùn)動(dòng)的第i個(gè)步態(tài)周期，t_i為肌電信號(hào)第i個(gè)有效峰值的對應(yīng)時(shí)刻，t_i-1為患者肌電信號(hào)第i-1個(gè)有效峰值的對應(yīng)時(shí)刻。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟(5)具體包括下述步驟：

a.首先，利用患者左、右大腿肌電信號(hào)的幅值特征向量建立步長估測的模型；具體如下：

L_i＝a₀+a_iMAV_i^l+b_iMAV_i^r

式中，L_i表示第i步的步長；MAV_i^l和分別表示第i步患者左腿肌電信號(hào)的特征向量和和右腿肌電信號(hào)的特征向量和，a_i和b_i分別表示模型中的系數(shù)，a₀表示設(shè)定的初始常量；

b.用最小二乘法訓(xùn)練獲得步驟(a)中步長估測模型的系數(shù)；

c.利用步驟(a)中建立的步長估測模型，實(shí)時(shí)預(yù)測患者下肢運(yùn)動(dòng)的步長。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肌電的下肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)跑步機(jī)速度自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟(6)所述的步速實(shí)時(shí)預(yù)測算法為：

$v_{i-d}=\frac{L_i}{T_i}$

式中，v_i-d表示跑步機(jī)i時(shí)刻的期望速度，L_i表示實(shí)時(shí)預(yù)測的步長，T_i表示實(shí)時(shí)預(yù)測的步態(tài)周期。