專利名稱：握速可控式的智能肌電假手控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種假手，特別涉及一種握速可控式的智能肌電假手控制電路。
背景技術：
肌電信號(EleCtr0my0gram，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。通過本領域專家多年的研究表明，肌電信號是當前最理想的假手控制信息源。目前，國產(chǎn)肌電信號假手，大多數(shù)存在假手的張握速度不可控制的缺點。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)使用者的需求來快速握攏抓住物體； 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。
發(fā)明內容
本發(fā)明是針對現(xiàn)在假手無法按患者的意愿控制速度的問題，提出了一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便。本發(fā)明的技術方案為一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，包括電極電路、 放大電路和控制驅動電路，電極信號首先經(jīng)過依次由高輸入阻抗緩沖放大器、差分放大器、 第一放大器、50Hz陷波器和第二緩沖放大器組成的電極電路，得到初步的肌電信號；肌電信號再次進入依次由低通濾波器、第二放大器、絕對值電路、積分電路、第三放大器和第三緩沖放大器組成的放大電路，得到與肌肉生物電信號平均值呈線性關系的直流電信號；放大電路輸出的直流電信號送控制驅動電路輸出控制假手的張握速度。所述控制驅動電路包括A/D轉換電路、單片機、狀態(tài)顯示單元、驅動電路、直流微電機、電源電路及電源檢測保護電路，放大電路輸出的直流電信號經(jīng)過A/D轉換電路將數(shù)字信號輸出到單片機，單片機處理信號后送驅動電路對驅動假手的直流微電機進行控制， 電源電路為各個單元提供所需電源，電源檢測保護電路包括電壓和電流檢測電路，對單片機電源進行檢測，單片機輸出信號到狀態(tài)顯示單元顯示假手的張握狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明握速可控式的智能肌電假手控制電路，實現(xiàn)假手握速的比例調節(jié)，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便，提高了假手的可控性。
圖1是本發(fā)明握速可控式的智能肌電假手控制電路中電極電路原理框圖；圖2是本發(fā)明握速可控式的智能肌電假手控制電路中信號放大電路原理框圖； 圖3是本發(fā)明握速可控式的智能肌電假手控制電路中控制、驅動及電源電路原理框圖。
具體實施例方式良好的肌電信號的引入是肌電控制假手的首要前提，如圖1所示為電極部分的原理框圖。高輸入阻抗緩沖放大器1的作用是減小由電極引人的高阻抗肌肉生物電信號的衰減。差分放大器具有高共模抑制比，對來自高輸入阻抗緩沖放大器輸出的差分信號進行放大得到單端輸出信號。放大器1為可調增益放大器用于肌肉生物電信號放大量調整。50HZ 陷波器用于抑制工頻干擾信號。50Hz陷波器及后級電路之間設置緩沖放大器2減小彼此間影響。經(jīng)過此環(huán)節(jié)，肌電信號得到初步的放大和處理。經(jīng)過上述的放大遠遠不夠，需要對肌電信號進行進一步的放大和處理。如圖2所示信號放大部分電路原理框圖，信號放大電路對來自電極電路放大處理后的肌肉生物電信號進行低通濾波，濾去雜散高頻信號。放大器2對經(jīng)低通濾波后的肌肉生物電信號進行放大。絕對值電路對放大器2輸出的信號進行雙向整流。積分電路對雙向整流后肌肉生物電信號進行積分得到與肌肉生物電信號平均值對應的直流電信號。放大器3對積分電路輸出的直流電信號進行放大。緩沖放大器3接受放大器3輸出信號及調零信號，在電極肌肉生物電信號為0時，緩沖放大器3輸出為0，當電極有肌肉生物電信號時，緩沖放大器3輸出與肌肉生物電信號平均值呈線性關系的直流電信號。肌電信號經(jīng)過兩步的放大處理，達到了控制的要求，可以輸入單片機種輸出用來驅動假手的工作的信號。圖3所示的結構框圖，A/D轉換電路接受來自信號放大電路握緊、 松弛的電信號，經(jīng)模數(shù)轉換后至單片機，單片機對信號進行數(shù)字濾波、閾值判別、等值判別、 差值判別等，獲取握緊或松弛驅動值，該驅動值經(jīng)計算得到與其對應的PWM及F/R值，PWM及 F/R值通過單片機中的控制單元及輸出單元以脈沖及電位形式輸出，來控制假手的張握速度，使用者所產(chǎn)生的肌電信號的強弱直接影響著對應得PWM輸出，從而控制了假手的速度。 電機驅動電路接受單片機的輸出的脈沖及電位信號輸出相應直流電壓驅動直流微電機。直流微電機通過機械傳動機構使機械手指握緊或松弛。直流微電機的電流通過電流檢測電路送單片機，在機械手指握緊過載或握緊、松弛超限時，單片機將關閉PWM及F/R輸出。過載、 握緊、松弛狀態(tài)由對應LED進行顯示。電池電壓檢測部分對電池電壓進行檢測，當電池電壓低于規(guī)定值時，單片機將關閉PWM及F/R輸出。電源電路對各電路部分提供所需電源。
權利要求
1.一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，其特征在于，包括電極電路、放大電路和控制驅動電路，電極信號首先經(jīng)過依次由高輸入阻抗緩沖放大器、差分放大器、第一放大器、50Hz陷波器和第二緩沖放大器組成的電極電路，得到初步的肌電信號；肌電信號再次進入依次由低通濾波器、第二放大器、絕對值電路、積分電路、第三放大器和第三緩沖放大器組成的放大電路，得到與肌肉生物電信號平均值呈線性關系的直流電信號；放大電路輸出的直流電信號送控制驅動電路輸出控制假手的張握速度。
2.根據(jù)權利要求1所述握速可控式的智能肌電假手控制電路，其特征在于，所述控制驅動電路包括A/D轉換電路、單片機、狀態(tài)顯示單元、驅動電路、直流微電機、電源電路及電源檢測保護電路，放大電路輸出的直流電信號經(jīng)過A/D轉換電路將數(shù)字信號輸出到單片機，單片機處理信號后送驅動電路對驅動假手的直流微電機進行控制，電源電路為各個單元提供所需電源，電源檢測保護電路包括電壓和電流檢測電路，對單片機電源進行檢測，單片機輸出信號到狀態(tài)顯示單元顯示假手的張握狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，通過電極電路將電極引人的高阻抗肌肉生物電信號進行初步放大和處理后，送入放大電路進一步放大后送控制驅動電路，由單片機輸出控制信號到驅動電路對假手的直流微電機進行控制。實現(xiàn)假手握速的比例調節(jié)，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便，提高了假手的可控性。
文檔編號A61F2/72GK102429748SQ20111039087
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權日2011年12月1日
發(fā)明者何榮榮, 喻洪流, 官龍 申請人:上海理工大學