[發(fā)明專利]基于隨機共振的肌電假手控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310487341.1
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103494660A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 宋愛國;吳常鋮;李會軍;徐寶國;曾洪;崔建偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: A61F2/72
• 分類號: A61F2/72
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

1.一種基于隨機共振的肌電假手控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：取第一肌電傳感器和第二肌電傳感器，所述第一肌電傳感器和第二肌電傳感器分別用于采集手臂上的一對拮抗肌的肌電信號中的張開肌電信號EMG1和手臂上的該對拮抗肌的肌電信號中的閉合肌電信號EMG2；然后對張開肌電信號EMG1及閉合肌電信號EMG2進行放大、取絕對值處理，得到預處理后的張開肌電信號EMG1及預處理后的閉合肌電信號EMG2；

步驟2：肌電信號動作識別，輸出假手的期望握力F_d，詳細步驟如下：

步驟2.1：將步驟1得到預處理后的張開肌電信號EMG1及預處理后的閉合肌電信號EMG2，分別輸入電壓比較器進行比較，其中：

將預處理后的張開肌電信號EMG1分別輸入第1個至第N個電壓比較器進行比較；將預處理后的閉合肌電信號EMG2分別送入第N+1個至第2N個電壓比較器進行比較，N>=2；所述第1個至第2N個電壓比較器用于實現(xiàn)：當輸入信號大于或等于電壓比較器的門限電平時，比較器輸出高電平1；當輸入信號小于電壓比較器的門限電平時，比較器輸出低電平0，第n個比較器的門限電平為V_REFn，表達如下：

VREFn=n×VmN,(1≤n≤N)(n-N)×VmN,(N+1≤n≤2N)]]>

其中，V_m為預處理后的肌電信號的最大值；

步驟2.2：將第1個至第N個電壓比較器的輸出按序號從小到大順序進行排列并發(fā)送至微處理器，將第N+1個至第2N個電壓比較器的輸出按序號從小到大順序進行排列并發(fā)送至微處理器，微處理器根據(jù)電壓比較器的輸出信號分別控制第一DA轉換器和第二DA轉換器輸出電壓信號V_o1和V_o2，其中：

對于第1個至第N個電壓比較器的輸出信號，若第1個電壓比較器的輸出為0，則微處理器控制第一DA轉換器輸出的電壓為：

V₀₁＝0，

若第n個（n<N）比較器的輸出信號為1且第n+1個比較器的輸出信號為0，則微處理器控制第一DA轉換器輸出電壓為：

Vo1=n×VmN,]]>

若第N個電壓比較器的輸出信號為1，則微處理器控制第一DA轉換器輸出電壓為：V₀₁＝V_m；

對于第N+1至第2N電壓比較器的輸出信號，若第N+1個電壓比較器的輸出為0，則微處理器控制第二DA轉換器輸出的電壓為：

V₀₂＝0，

若第n個(N<n<2N-1)比較器的輸出信號為1，第n+1個比較器的輸出信號為0，則微處理器控制第二DA轉換器輸出電壓為：

Vo2=(n-N)×VmN,]]>

若第2N個電壓比較器的輸出信號為1，則微處理器控制第二DA轉換器輸出電壓為：

V₀₂＝V_m；

步驟2.3：第一積分器對第一DA轉換器的輸出值V_o1進行積分運算，輸出E₁；第二積分器對第二DA轉換器的輸出值V_o2進行積分運算，輸出E₂；

步驟2.4：根據(jù)第一積分器的輸出E₁和第二積分器的輸出E₂進行動作判別，判別結果為F_d：如果F_d＞0，對應于假手的期望動作為張開；如果F_d＜0，對應于假手的期望動作為閉合，F(xiàn)_d＝0對應于假手的期望動作為停止，其中：

F_d＝E₁-E₂，

步驟3：通過一握力處理控制器得到假手的控制信號y，實現(xiàn)步驟如下：

步驟3.1：采集假手的當前握力信號F_n，計算握力跟蹤誤差ΔF：

ΔF＝F_d-F_n，

步驟3.2：將握力跟蹤誤差ΔF輸入握力處理控制器，握力處理控制器輸出用于驅(qū)動假手動作的控制信號y；

步驟4：將控制信號y進行功率放大后用于驅(qū)動假手上的直流電機，從而控制假手的握力。