專利名稱：一種具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子控制方法，特別涉及一種具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制 方法。
背景技術(shù)：
肌電信號(Electromyogram，EMG)就是肌肉運動時產(chǎn)生的生理電信號。表面肌電 信號(Surface Electromyogram, SEMG)是指在皮膚表面采集到的肌電信號，是人體淺層肌 肉和神經(jīng)運動的綜合結(jié)果。其主要特點有一是信號幅度小。通常在幾十微伏。二是信號 頻率位于低頻范圍(10HZ-500HZ)。雖然肌電信號的幅度很小，但是它包含的豐富的信息，這 些信息包括人手發(fā)出的動作模式、動作速度大小等。通過本領(lǐng)域?qū)＜叶嗄甑难芯勘砻?，肌?信號是當前最理想的假手控制信息源。目前，國產(chǎn)的肌電信號假手，存在動作速度不可調(diào)節(jié)的缺點。具體表現(xiàn)為，當別人 拋一個物體給假手使用者時，假手不能根據(jù)使用者需要快速握攏抓住物體；相反，假肢穿戴 者要抓一個軟的容易抓壞的物體(雞蛋、饅頭)時，假手不能按照使用者的意愿，慢慢握攏 抓起物體。以上缺點，給假手使用者帶來了極大不便。因此，實現(xiàn)假手速度的比例調(diào)節(jié)，是 當前國產(chǎn)假手需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)在假手存在動作速度不可調(diào)節(jié)的問題，提出了一種具有實時調(diào)速 功能的肌電假手控制方法，實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)，給使用者帶來更大的便利。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法，具體包括如 下步驟1)將肌電信號拾取電極緊貼人體表皮，用于人體肌電信號的引入；2)由電極引入的肌電信號，經(jīng)過前置放大電路放大，然后信號進入下一級信號預(yù) 處理電路，由預(yù)處理電路進行低通濾波、高通濾波及50Hz限波處理，處理過的信號進入自 增益電路，完成增益自動調(diào)節(jié)，然后，信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，進入MSP430微處理器；3)微處理器進行PWM信號占空比的確定第一步是采用求平均值求肌電信號強
度，用Xi表示第i組采樣點的首個采樣點肌電信號強度，g表示求均值后的第i組采樣點肌
1 i+10
電強度，具體的計算公式另氣(i = 1，2，3，4Λ)，對位于采樣隊列尾部的最后一組
采樣點不進行均值計算，直接用其前一組的采樣點的均值，代替最后一組肌電信號均值；第 二步是根據(jù)計算出的肌電信號強度，計算PWM信號占空比，計算公式
(i = 1，2，3，4 Λ)，η表示PWM信號的占空比，巧表示第i組肌電信號均值，‘肌電信號強 度最大的一組采樣點均值，^o表示肌電信號的發(fā)生閾值；4)微處理器輸出計算后占空比PWM信號控制假手驅(qū)動電路，實現(xiàn)假手速度調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法，實現(xiàn)對假手速度進行實時調(diào)節(jié)，效果穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法工作示意圖。
具體實施例方式如圖1所示具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制方法工作示意圖，肌電信號拾取電 極1緊貼人體表皮，用于人體肌電信號的引入，由電極1引入的肌電信號，經(jīng)過前置放大電 路2放大，然后信號進入下一級信號預(yù)處理電路3，由預(yù)處理電路3進行低通濾波、高通濾 波及50Hz限波處理，處理過的信號進入自增益電路4，完成增益自動調(diào)節(jié)，然后，信號經(jīng)A/ D轉(zhuǎn)換，進入MSP430微處理器6，肌電信號微處理器6綜合處理后，輸出相應(yīng)的信號，控制假 手驅(qū)動電路7，實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。前置放大電路主放大器，選用AD620儀用放大器；自增益放大電路4的放大器，選 用德州儀器的可編程放大器PGAl 12 ；控制系統(tǒng)核心——微處理器，選用MSP430F149芯片。本新型實用系統(tǒng)的比例調(diào)速方法根據(jù)采集到的肌電信號強度不同，對控制假手 驅(qū)動電路的PWM信號占空比進行調(diào)節(jié)，進而改變假手驅(qū)動電路在單位周期內(nèi)的導(dǎo)通時間， 即改變驅(qū)動電路電壓有效值，最終實現(xiàn)假手速度調(diào)節(jié)。PWM信號占空比的確定。PWM信號占空比的確定分兩步實現(xiàn)。第一步是肌電信號 強度的計算；第二步是根據(jù)計算出的肌電信號強度，計算PWM信號占空比。肌電信號強度計算。所謂肌電信號強度計算指對將要用于確定PWM信號占空比的 肌電強度的計算。對肌電信號強度的計算，采用求平均值的方法。對采集到的肌電信號，以 10個采樣點為一組，進行分組，用求得的平均值，代替這十個采樣點的值，如此，就完成了肌 電信號強度的求解。如用Xi表示第i組采樣點的首個采樣點肌電信號強度，巧表示求均值 后的第i組采樣點肌電強度。具體的計算如公式(ι)所示 對位于采樣隊列尾部的最后一組采樣點，或許采樣點數(shù)不滿10個。因此，對最后 一組采樣點不進行均值計算，直接用其前一組的10個采樣點的均值，代替最后一組肌電信 號均值。計算PWM信號占空比。設(shè)肌電強度最大一組采樣點對應(yīng)的PWM信號占空比為1，則 其它不同強度下的PWM信號占空比的計算如公式(2)所示 η表示PWM信號的占空比，巧表示第i組肌電信號均值，、ax肌電信號強度最大的 一組采樣點均值，、表示肌電信號的發(fā)生閾值。
權(quán)利要求
一種具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法，其特征在于，具體包括如下步驟1)將肌電信號拾取電極緊貼人體表皮，用于人體肌電信號的引入；2)由電極引入的肌電信號，經(jīng)過前置放大電路放大，然后信號進入下一級信號預(yù)處理電路，由預(yù)處理電路進行低通濾波、高通濾波及50Hz限波處理，處理過的信號進入自增益電路，完成增益自動調(diào)節(jié)，然后，信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，進入MSP430微處理器；3)微處理器進行PWM信號占空比的確定第一步是采用求平均值求肌電信號強度，用xi表示第i組采樣點的首個采樣點肌電信號強度，表示求均值后的第i組采樣點肌電強度，具體的計算公式(i＝1，2，3，4Λ)，對位于采樣隊列尾部的最后一組采樣點不進行均值計算，直接用其前一組的采樣點的均值，代替最后一組肌電信號均值；第二步是根據(jù)計算出的肌電信號強度，計算PWM信號占空比，計算公式(i＝1，2，3，4Λ)，η表示PWM信號的占空比，表示第i組肌電信號均值，肌電信號強度最大的一組采樣點均值，表示肌電信號的發(fā)生閾值；4)微處理器輸出計算后占空比PWM信號控制假手驅(qū)動電路，實現(xiàn)假手速度調(diào)節(jié)。FSA00000150247400011.tif,FSA00000150247400012.tif,FSA00000150247400013.tif,FSA00000150247400014.tif,FSA00000150247400015.tif,FSA00000150247400016.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有實時調(diào)速功能的肌電假手控制方法，肌電信號拾取電極置于人體表皮，電極的肌電信號，經(jīng)過前置放大電路放大后，信號進入信號預(yù)處理電路，預(yù)處理電路輸出信號進入自增益電路，完成增益自動調(diào)節(jié)后，信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，進入MSP430微處理器，微處理器進行PWM信號占空比的確定后，輸出占空比PWM信號到假手驅(qū)動電路，實現(xiàn)對假手速度進行實時調(diào)節(jié)，效果穩(wěn)定，給使用者帶來更大的便利。
文檔編號A61F2/56GK101856284SQ20101019664
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者喻洪流, 李丕丁, 李盼盼, 胡加華 申請人:上海理工大學(xué)