失重状态下肌肉疲劳采集分析系统

由 以下 公式 计算 参数 ，
表 ４ 地 面 和 在 轨 肌 电测 量 模 式
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失重状态 下肌 肉疲劳采集分析 系统
Ｍ Ｐ Ｆ ＝ — 一
Ｉ Ｐ （ ／ ） ｄ Ｊ
』 ， Ｐ （ ，ｆ Ｐ （ ｆ ） ｄ ｆ ＝ｆ Ｐ （ ． ｆ ） ｄ ｆ ，
ｉ Ｆ
频率。
◆对单个人一 一 个 部 位 的 多次 实 验 结 果 进 行 比 较 ，验汪 特 征参数 ／ 叟化 规律 的可 重复 性 ； ◆ 比较 多个 人 多个 部位 的实验 结 果 ，研 究特 征
参 数 的个 体 差异性 ；
预期 卜 述两 参数 会随疲 劳程 度加 重而 变小 ，使 前提 是处 理对缘 为平稳信 号 ，在 持续恒 力 引起 的
载人航天信 息 ２ ０ １ ３年第 ４期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动 态 力收 缩 中除疲 劳 程度 外 ，肌 纤 维长 度变 化 、肌
一
个 与肌疲 劳 相关 的参数 ，必需 具备 以下 两个
纤 维 与 电 极 相 对 位 置 移 动 等 都 会 体 现 在 测 得 的
ｓ Ｅ ＭＧ 信 号 中 ，为 了减 小这 些非 疲 劳 因素 的影 响 ，
５ ． ３肌 电测 量模 式
计 算 公式 ：Ｒ ＝
ｎ
∑
ｎ
，
其 中 为采集 的
肌 肉疲 劳 分 析 仪 主 要 用 于 在 轨 评 价 航 天 员在 轨 肌 肉疲 劳情 况 ， 由于 个体 和使 用环 境 的差 异 ，不 同 的受 试 者 及 同一 个 受 试 者 的不 同肌 肉部 位 的 疲 劳特 征 是 不一 样 的 ，都要 在地 面通 过 定量 负荷 模拟 在 轨使 用 工况 ，建立 地基 肌 肉疲 劳数 据库 ，用 于在 轨 检 测 数 据 与 地 基 标 定 数 据 库 进 行 比对 来 评 估 肌 肉的疲 劳程 度 。在肌 肉疲 劳 分析 仪检 测 过程 ，需要 地 面 医监 医 生 适 时通 过 天 地 链 路 询 问航 天 员主 观 疲 劳感 受 ，作 为肌 肉疲劳 分析 仪定 量 分析 结论 的参 考 ，形 成 一个主 客 观相 结合 的疲劳 评价 方法 。
６ ． １均方 根值 （ Ｒ ＭＳ ） 、
例 衡量 ，受试 者 进行 第一 次 实验 前需 先测 量 同条 件
下 动作 的最大 可重 复 次数 。 在 动 作 期 间将 肌 电传 感 器 放 在 肱 二 头 肌 表 面 进 行持 续 测量 ，同步 用加 速度 传 感器 测量 前臂 加速 度 信 号 。分 析加 速 度信 号 ，根据 加速 度信 号 的重 复 性 效 果确 定 信 号 段 提 取 的起 点和 待 提 取 信 号 段 长 度 ，作 为提 取活 动 段依 据 。对 采集 到 整段 信 号提 取 活 动 段 可 获 得 与 运 动 次 数 相 同数 量 的信 号 段 作 为 后 期数 据 处理 对象 。
受试 者手 握 重物 ，前 臂重 复做 哑铃 动作 ，期 间
保 持 上臂 不动 ，前 臂动 作均 匀 ，要求 每 次动 作相 似 （ 每 次前 臂 与上 臂角 度变 化 范 围一致 ，每次 动作 时 间相 差不 大 ） ，重 复约 ８ Ｏ次 。受试者 疲 劳程度 以单 次 实验 累计 动 作 次 数 与 最 大 可 重 复动 作 次 数 的 比
６ 算 法 选 取
正如研 究背 景所 述 ， 目前 国 内外对 表面 肌 电信 号评估 肌疲 劳 的研 究尝试 了多种特 征参 数 ，并且 已 通 过 实验 对 其 中一 部 分 参 数 的评 估 效 果 进 行 了验 证 。本研 究 也 以此 为切 入 点 ，探 索如 下参数 与肌 肉 疲劳 的关 系 。
的选 择无 关 。而 适用 于疲 劳评估 的参 数 ，我 们 期待
其满 足更 严格 的要 求 ：在 肌 肉逐渐 疲 劳 的过 程 中 ， 该参 数必 须有 明显 的单 调 的变化 ，且 这种变 化 是可 重复 的 ，与肌 肉的选 择 、受 试者 的选 择无 关 ；对 于 疲劳 状态 相近 的肌 肉，其参 数或 者参 数 的变 化 量 的 绝对 值或 相对 值必 须处 于一个 固定的 范 围内 。我们 拟通 过实 验寻 找合 适 的参数 ，优 先探 索 国 内外 文献 中建 议 的参数 。
局 部肌 肉疲 劳程度 的关 系 ： ◆ 对 单个 人 一 个 部位 在 一 次实 验 中 的 多段 数 据 分 析 ，对 各段 信 号 分 别 提取 上述 特 征 参 数， 研 究各 个 参数变 化规律 ，比较各 个参 数
变 化与 疲 劳程度 变化之 间相 关性 人 小 ；
【 ｝ Ｉ Ｐ （ ｆ ） 为功率谱密度 ， 和 为硬件滤波截止
特 性 ：疲 劳 与非疲 劳 的肌 肉在该 参数 上存在 显 著差 异 ；这 种 差异是 可重 复 的，与肌 肉的选择 、受试 者
实验 中 尽 量 保 证 每 次 动 作 相 同 并 且在 采 集 到 的信
号 中截 取 动作 重 复性 好 的部 分作 为处 理对 象 ，重 复 性 效 果 的 标 准 考 虑 用 加 速 度 传 感器 同步采 集 加 速 度 信 号辅 助评 估 。
疲 劳过 程 ｒ ｆ １ 效果较 好 ，但 可 能不适用 于 随意运 动 引 起 的疲 劳 。
◆ 验 证 肌 电信 号 特 征 参 数 随 疲 劳 程 度 变 化 而 变 化 的单 调性 ，以及对 十疲 劳程 度相 近肌 肉的肌 电
ｓ Ｅ ＭＧ信 号 ，ｎ为信 号 点序 号 。 预 期 该参数 会 随疲劳程 度 加重 而变 大 ，对恒 力 收缩和 变化 力 收缩过 程都适 用 ，但 其规 律性 可 能会 受力水 平大 小 的影 响 。
６ ． ２ 平均 功率 频率 （ ＭＰ Ｆ ） 、 中位 频率 等 （ ＭＤＦ ） 先 对信 号段 作频 谱变换 ，得 到功 率谱密 度 ，再