[發明專利]一種基于肌電的機械手控制系統

在審

• 申請號: 201611073323.9
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN108115662A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 楊晶
• 申請（專利權）人: 楊晶
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于肌電的機械手控制系統，適用于機械控制領域。系統整體分為數據采集模塊、數據處理模塊、模式識別模塊及機械手控制模塊。肌電采集電路包括模擬部分和數字部分，模擬電路中首先采用自穩零型運算放大器和具有高共模抑制比的儀用運放構成前置放大電路，然后設計了有源高通濾波電路濾除直流信號的影響，搭建了陷波電路去除工頻干擾，采用自穩零型運算放大器搭建了二階有源低通濾波電路。系統能夠將人體不同的手勢動作以較高的準確率識別出來，整個系統操作簡便，更具人性化的設計，同時兼具穩定性與安全性，系統對大部分人群普遍適用，穩定性較好，功耗較低，體積較小，使用方便。

技術領域

本發明涉及一種基于肌電的機械手控制系統，適用于機械控制領域。

背景技術

根據2010年第六次全國人口普查的結果，以及2006年我國第二次對殘疾人進行的抽樣調查中殘疾人占全國人口的比例以及各類殘疾人的比重推算，截止到2010年，我國殘疾人總數大約為8502萬人，占全國總人口的6.34%。 2013年度殘疾人狀況及小康進程監測報告顯示，殘疾人的生活狀況與過去相比，的確有了較大的改善。殘疾人的收入水平和康復服務覆蓋率也都有明顯的提高。但同時監測數據還顯示，殘疾人總體生活水平與全社會的平均生活水平差距仍然很大。2013年，我國殘疾人康復服務中心覆蓋率僅為58.3%，還無法完全滿足殘疾人對康復服務的需求。加快殘疾人康復服務中心的建設，必然要加快醫療康復輔助儀器的發展，因此，提供質優價廉的康復設備尤為必要。

全社會很多機構和部門對殘疾人的關注越來越多，相繼出現了很多專業的康復服務中心。針對肢體殘疾人的高數量和高比例，市場上出現了很多專用的康復儀器，為肢體殘疾人的康復治療提供幫助；還有很多的智能仿生機械手臂或者其他可穿戴式醫療產品，為肢體殘疾人的生活提供更多便利。大多數的智能仿生機械手臂及其他應用于肢體殘疾的機器人都會使用到人機交互技術。人機交互利用生理電信號在人與計算機系統之間形成一個通信系統，計算機將人體的生理電信號解析成相應的命令，實現人與計算機之間的相互交流，這就是人機接口。隨著現在醫療水平的提高以及醫療技術的發展，人機交互技術在醫療方面尤其是殘疾人功能輔助方面發揮了很大應用。

發明內容

本發明提供一種基于肌電的機械手控制系統，系統能夠將人體不同的手勢動作以較高的準確率識別出來，整個系統操作簡便，更具人性化的設計，同時兼具穩定性與安全性，系統對大部分人群普遍適用，穩定性較好，功耗較低，體積較小，使用方便。

本發明所采用的技術方案是：

基于肌電的機械手控制系統，系統整體分為數據采集模塊、數據處理模塊、模式識別模塊及機械手控制模塊。肌電采集電路包括模擬部分和數字部分，模擬電路中首先采用自穩零型運算放大器和具有高共模抑制比的儀用運放構成前置放大電路，然后設計了有源高通濾波電路濾除直流信號的影響，搭建了陷波電路去除工頻干擾，采用自穩零型運算放大器搭建了二階有源低通濾波電路。

所述前置放大電路由緩沖電路和差分電路搭建組成，它是模擬電路的核心部分，直接決定著電路的共模抑制比，影響著整個系統的共模抑制能力。緩沖電路采用電壓跟隨器進行設計，實現了阻抗變換，既防止了不同通道之間的串擾，起到了隔離的作用，又提高了系統的輸入阻抗。緩沖電路選用具有雙通道寬帶寬的自穩零型運算放大器AD8639，它是軌到軌輸出的放大器，噪聲特別低。AD8639的輸入阻抗高達22.5 TS2，共模抑制比典型值為133dB，失調它可以提供以前只有昂貴的零漂移或者斬波穩定放大器才具有的特性優勢，將低成本與高精度、低噪聲特性融于一體，最大程度的提升系統的信噪比，對醫療設備等其他高精度設備應用。

所述表面肌電信號的能量大部分集中在20～5OOHz之間，肌電采集電路模塊設計截止頻率為1Hz的二階有源高通濾波器，用來隔離直流信號。系統選用AD8639搭建壓控電壓源式二階高通濾波器。