基于贝叶斯优化的康复训练参与度自适应增强方法研究

来源：电子与信息学报杂志2023年第8期北京时间：

作者：曾洪, 陈晴晴, 李潇, 张建喜, 宋爱国

单位：东南大学仪器科学与工程学院 南京 210096

摘要：针对现有的评估被试主动参与度指标建模复杂以及训练强度与被试运动能力及参与度不匹配等问题，该文提出一种基于贝叶斯优化的挑战型力控制器自适应增强康复训练参与度的方法。首先使用基于表面肌电信号(sEMG)表征的肌肉激活度来评估被试者的参与度，其次采用基于轨迹误差放大的抗阻训练模式进行上肢训练，并构建归一化急动度和肌肉激活度相结合的综合目标函数，然后采用贝叶斯优化方法在训练过程中更新挑战型力场的抗阻系数和死区宽度两个超参数，逐次优化该目标函数，以提高运动轨迹的顺滑度并保持被试者的训练参与度。最后，将16名健康被试者随机分为实验组和对照组并以其非利手进行训练，验证所提方法的有效性。实验结果表明，训练过程中实验组的肌肉激活度维持在高于对照组2.51%的水平；训练后实验组的运动能力改善明显优于对照组(59.8% vs 40.7%)，验证了该文所提的自适应增强康复训练参与度策略比固定参数策略更有优势。

关键词：自适应抗阻训练, 上肢康复, 表面肌电信号, 肌肉激活度, 贝叶斯优化

基金资助：国家自然科学基金(62173089)