基于表面肌电信号特征的航天员上肢典型操作力预测模型研究

基本信息
批准号:31400843
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:李凡
学科分类:
依托单位:中国航天员科研训练中心
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:姜国华,王政,刘志臻,李昊,王晓东
关键词:
航天员操作相关性模型系统辨识表面肌电信号
结项摘要

In the long-term in-orbit missions, human flexibility, operation efficiency, and cognitive ability cannot be replaced with machine tools and other artificial intelligence. In order to ensure astronaut security and work efficiency in the space flight, we must carry out the research on the detection and evaluation methods of physical work capacity in the experiments by simulated similar tasks. Firstly, we will establish upper limb operation force / torque and surface EMG relationship models based on data in the ground and three simulated weightless environment tests (45-day head down -6o bed rest test, neutral buoyancy tank test and 30 sorties in parabolic flight test) by system identification tools. Secondly, we explore possible factors that different simulated weightless environments affect the human physiological mechanism by comparing the differences between the relationship models. Thirdly, we try to derive the relationship model in the conditions of weightlessness in order to find a practical way that is in line with the reality of space missions, to monitor astronauts’ operation force changes effectively, and to measure the operation capability of the astronauts accurately.

长期在轨飞行任务中,人体的协调性、灵活性以及认知能力是机械工具和其他人工智能体不可替代的,完成预期的诸多任务都离不开航天员的操作和控制。为了保障航天员在轨任务期间的作业能力,应当首先开展与航天员相近作业环境和任务的工作能力检测与评估技术研究。本课题首先在梳理航天员空间操作典型动作集的基础上,进行地面模拟实验,通过非线性模型系统辨识等方法,建立基于表面肌电信号特征的航天员上肢典型操作力预测模型;然后使用两种模拟失重环境实验(45天头低位-6度卧床实验、中性浮力水槽实验)数据,为模型加入失重效应影响因素;最后通过失重飞机实验数据验证模型的有效性,优化失重模型,并分析模拟航天员典型操作中不同实验环境对人体肌肉功能的影响机制。探索一条符合航天任务实际、有效监测航天员操作力大小变化,衡量航天员作业能力的可行之路。

项目摘要

长期在轨飞行任务中,人体的协调性、灵活性以及认知能力是机械工具和其他人工智能体不可替代的,完成预期的诸多任务都离不开航天员的操作和控制。为了保障航天员在轨任务期间的作业能力,应当首先开展与航天员相近作业环境和任务的工作能力检测与评估技术研究。本课题首先在梳理航天员空间操作典型动作集的基础上,进行地面模拟实验,通过线性与非线性模型系统辨识等方法,通过45天头低位-6度卧床实验、中性浮力水槽实验、失重飞机实验三种特殊模拟失重环境实验测试数据,建立了基于多路表面肌电信号为输入的转移函数模型(Transfer Function Model),预测航天员上肢典型操作力,并分析模拟航天员典型操作中不同实验环境对人体肌肉功能的影响机制。探索一条符合航天任务实际、有效监测航天员操作力大小变化,衡量航天员作业能力的可行之路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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