專利名稱：具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子控制裝置，特別涉及一種具有比例調(diào)速功能的肌電假手 控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
肌電信號(hào)(Electromyogram，EMG)就是肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的生理電信號(hào)。表面肌電 信號(hào)(Surface Electromyogram, SEMG)是指在皮膚表面采集到的肌電信號(hào)，是人體淺層肌 肉和神經(jīng)運(yùn)動(dòng)的綜合結(jié)果。其主要特點(diǎn)有一是信號(hào)幅度小。通常在幾十微伏。二是信號(hào) 頻率位于低頻范圍(10HZ-500HZ)。雖然肌電信號(hào)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(dòng)作模式、動(dòng)作速度大小等。通過本領(lǐng)域?qū)＜叶嗄甑难芯勘砻鳎‰?信號(hào)是當(dāng)前最理想的假手控制信息源。目前，國產(chǎn)的肌電信號(hào)假手，存在動(dòng)作速度不可調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。具體表現(xiàn)為，當(dāng)別人 拋一個(gè)物體給假手使用者時(shí)，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(gè)軟的容易抓壞的物體(雞蛋、饅頭)時(shí)，假手不能按照使用者的意愿，慢慢握攏 抓起物體。以上缺點(diǎn)，給假手使用者帶來了極大不便。因此，實(shí)現(xiàn)假手速度的比例調(diào)節(jié)，是 當(dāng)前國產(chǎn)假手需要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在假手存在動(dòng)作速度不可調(diào)節(jié)的問題，提出了一種具有比例 調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，給使用者帶來更大的便利。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)，包括肌 電信號(hào)拾取電極、前置放大電路、信號(hào)預(yù)處理電路、自增益電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、MSP430微處 理器和假手驅(qū)動(dòng)電路，肌電信號(hào)拾取電極置于人體表皮，電極的肌電信號(hào)，經(jīng)過前置放大電 路放大后，信號(hào)進(jìn)入信號(hào)預(yù)處理電路，預(yù)處理電路輸出信號(hào)進(jìn)入自增益電路，完成增益自動(dòng) 調(diào)節(jié)后，信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)入MSP430微處理器，微處理器處理后，輸出信號(hào)到假手驅(qū) 動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。所述前置放大電路選用AD620儀用放大器；自增益放大電路選用德州儀器的可編 程放大器PGAl 12。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)假手速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，效果穩(wěn)定。

圖1為本實(shí)用新型具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)包括肌電信號(hào)
3拾取電極1、前置放大電路2、信號(hào)預(yù)處理電路3、自增益電路4、A/D轉(zhuǎn)換電路5、MSP430控 制芯片6和假手驅(qū)動(dòng)電路7，肌電信號(hào)拾取電極1緊貼人體表皮，用于人體肌電信號(hào)的引入， 由電極1引入的肌電信號(hào)，經(jīng)過前置放大電路2放大，然后信號(hào)進(jìn)入下一級(jí)信號(hào)預(yù)處理電路 3，由預(yù)處理電路3進(jìn)行低通濾波、高通濾波及50Hz限波處理，處理過的信號(hào)進(jìn)入自增益電 路4，完成增益自動(dòng)調(diào)節(jié)，然后，信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入MSP430微處理器6，肌電信號(hào)微處理 器6綜合處理后，輸出相應(yīng)的信號(hào)，控制假手驅(qū)動(dòng)電路7，實(shí)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PGA112 ；控制系統(tǒng)核心——微處理器，選用MSP430F149芯片。本新型實(shí)用系統(tǒng)的比例調(diào)速方法根據(jù)采集到的肌電信號(hào)強(qiáng)度不同，對(duì)控制假手 驅(qū)動(dòng)電路的PWM信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變假手驅(qū)動(dòng)電路在單位周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間， 即改變驅(qū)動(dòng)電路電壓有效值，最終實(shí)現(xiàn)假手速度調(diào)節(jié)。PWM信號(hào)占空比的確定。PWM信號(hào)占空比的確定分兩步實(shí)現(xiàn)。第一步是肌電信號(hào) 強(qiáng)度的計(jì)算；第二步是根據(jù)計(jì)算出的肌電信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算PWM信號(hào)占空比。肌電信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算。所謂肌電信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算指對(duì)將要用于確定PWM信號(hào)占空比的
肌電強(qiáng)度的計(jì)算。對(duì)肌電信號(hào)強(qiáng)度的計(jì)算，采用求平均值的方法。對(duì)采集到的肌電信號(hào)，以
10個(gè)采樣點(diǎn)為一組，進(jìn)行分組，用求得的平均值，代替這十個(gè)采樣點(diǎn)的值，如此，就完成了肌
電信號(hào)強(qiáng)度的求解。如用Xi表示第i組采樣點(diǎn)的首個(gè)采樣點(diǎn)肌電信號(hào)強(qiáng)度，無表示求均值
后的第i組采樣點(diǎn)肌電強(qiáng)度。具體的計(jì)算如公式(ι)所示 1 +10 對(duì)位于采樣隊(duì)列尾部的最后一組采樣點(diǎn)，或許采樣點(diǎn)數(shù)不滿10個(gè)。因此，對(duì)最后 一組采樣點(diǎn)不進(jìn)行均值計(jì)算，直接用其前一組的10個(gè)采樣點(diǎn)的均值，代替最后一組肌電信 號(hào)均值。計(jì)算PWM信號(hào)占空比。設(shè)肌電強(qiáng)度最大一組采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的PWM信號(hào)占空比為1，則 其它不同強(qiáng)度下的PWM信號(hào)占空比的計(jì)算如公式(2)所示
「00171 η表示PWM信號(hào)的占空比，力表示第i組肌電信號(hào)均值，、》肌電信號(hào)強(qiáng)度最大的 一組采樣點(diǎn)均值，、表示肌電信號(hào)的發(fā)生閾值。
權(quán)利要求一種具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)，其特征在于，包括肌電信號(hào)拾取電極、前置放大電路、信號(hào)預(yù)處理電路、自增益電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、MSP430微處理器和假手驅(qū)動(dòng)電路，肌電信號(hào)拾取電極置于人體表皮，電極的肌電信號(hào)，經(jīng)過前置放大電路放大后，信號(hào)進(jìn)入信號(hào)預(yù)處理電路，預(yù)處理電路輸出信號(hào)進(jìn)入自增益電路，完成增益自動(dòng)調(diào)節(jié)后，信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)入MSP430微處理器，微處理器處理后，輸出信號(hào)到假手驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 前置放大電路選用AD620儀用放大器；自增益放大電路選用德州儀器的可編程放大器 PGAl12。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有比例調(diào)速功能的肌電假手控制系統(tǒng)，肌電信號(hào)拾取電極置于人體表皮，電極的肌電信號(hào)，經(jīng)過前置放大電路放大后，信號(hào)進(jìn)入信號(hào)預(yù)處理電路，預(yù)處理電路輸出信號(hào)進(jìn)入自增益電路，完成增益自動(dòng)調(diào)節(jié)后，信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)入MSP430微處理器，微處理器處理后，輸出信號(hào)到假手驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)假手速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，效果穩(wěn)定，給使用者帶來更大的便利。
文檔編號(hào)A61F2/72GK201684048SQ20102022161
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)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, 胡加華, 談銘斐, 趙勝楠 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)