表面肌电信号(sEMG)是通过表面电极采集到的人体主动运动时的生物电信号,能够在一定程度上反映人体的肌肉活动。通过表面肌电信号对人体运动意图进行辨识是机器人控制领域的一项重大课题。尝试在人体运动意图预测方面进行探究,建立外骨骼式上肢康复机器人控制系统。以人体上肢生理解剖结构为基础,设计了一款两自由度的外骨骼式上肢康复机器人,能够完成肘关节的屈、伸运动及前臂的前、后旋运动,并用CREO软件建立了虚拟样机。此机器人为控制系统所控制的主体机构。选取表面电极、数据采集仪及关节角度计等设备建立了表面肌电信号采集系统。采集上肢运动的表面肌电信号,利用MATLAB/Simulink工具设计仿真程序对采集到的信号进行滤波、整流、包络及归一化处理,获取了肌肉运动的激活度信息。通过对上肢生理结构进行分析,建立了肘关节肌肉动力模型、骨肌几何模型和运动学模型。利用MATLAB/Simulink工具对模型参数的灵敏度进行编程分析,通过遗传算法对灵敏度较大的参数进行优化,并将优化后的参数配置到生理模型程序中进行仿真。仿真结果表明,用模型预测的肘关节运动角度与实测运动角度基本吻合,肘关节生理模型能够准确的表达出人体运动意图。选取运动控制器和上位机软件对机器人的控制系统进行设计。将前臂的前、后旋运动定义为第一类运动模式,设置了一个档位的训练模式;将肘关节的屈、伸运动定义为第二类运动模式,设置了四个档位的训练模式。档位的设置能够有效的帮助患者依据自身情况进行相应的康复训练。