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机械设计与制造2025年第07期:ISSA-LSTM和sEMG的绝缘杆法作业人员上肢运动预测研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘凯;钟垒锋;吴田;杨展豪;

单位:三峡大学电气与新能源学院;中国电力科学研究院有限公司;湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学);

摘要:随着带电作业的智能化进程的深入,尽管配网绝缘杆作业法安全性高但劳动强度大,为了有效减轻作业人员的劳动强度,引入外骨骼人机协同作业,为了准确跟踪作业人员上肢肌肉的运动变化,识别绝缘杆法带电作业肌肉出力特征,加强人机契合度,提出一种利用表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)进行上肢肌肉连续运动预测的方法。采集作业人员在进行三种绝缘杆典型作业时的肱二头肌、肱三头肌sEMG信号,使用经过变模态分解去噪后的sEMG信号作为输入量,利用改进麻雀搜索算法优化LSTM神经网络,并使用状态估计器提高模型性能,实现对肱二头肌、肱三头肌sEMG信号变化的预测。预测结果表明:ISSA-LSTM优化模型的收敛速度快,泛化能力强,均方根误差RMSE、决定系数R 2均达到了非常高的预测精度,同时该模型在GPU占用率和训练时间上也表现出相对优异的性能,显示了基于ISSALSTM优化模型进行sEMG信号预测的优越性,为提供外骨骼更优控制提供依据。

关键词:带电作业;;人机协同作业;;表面肌电信号;;连续运动预测;;改进麻雀搜索算法;;LSTM

基金资助:国家自然科学基金资助项目(51807110);; 国家电网公司科学技术项目(5400-202318197A-1-1-ZN)