[發明專利]一種基于表面肌電信號的機械臂交互方法在審

申請號：	202010106490.9	申請日：	2020-02-21
公開（公告）號：	CN111522435A	公開（公告）日：	2020-08-11
發明（設計）人：	陳敏杰;張躍;張劍華;劉洪海	申請（專利權）人：	浙江工業大學
主分類號：	G06F3/01	分類號：	G06F3/01;G06K9/00;G06K9/62;G06N20/10
代理公司：	杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241	代理人：	王利強
地址：	310014 浙江省***	國省代碼：	浙江;33
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于表面電信號機械交互方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

一種基于表面肌電信號的機械臂交互方法，包括以下步驟：步驟(1)受試者仔細觀察手勢動作的圖片，熟悉每個動作的動作要領；步驟(2)受試者依次做出握拳、手腕左翻、手腕右翻、手腕內翻、手腕外翻、手腕下切、手腕上切7種動作；步驟(3)對所采集的表面肌電信號進行預處理并采用5種特征提取方法進行特征提取；步驟(4)對特征提取后的數據采用模式識別分類器進行分類并訓練模型；步驟(5)受試者任意做出指定動作，電腦客戶端上實時顯示識別結果；步驟(6)將分類得到的手勢結果通過局域網傳輸到Baxter機械臂控制端，機械臂做出對應的動作。本發明能夠滿足實時處理表面肌電信號并與機械臂交互，識別率滿足操作要求。

技術領域

本發明涉及一種基于支持向量機的表面肌電信號識別方法，并將信號用于控制機械臂的方法。

背景技術

表面肌電信號(surface electromyography signal，sEMG)是伴隨肌肉運動而產生的一種生物電信號。在大腦皮層負責運動的區域產生運動意識時，大腦把這種運動意識以興奮的形式傳導到中樞神經，中樞神經進而沿著神經系統將這種興奮傳導給脊髓中的運動神經元。運動神經元的軸突末梢與多條肌肉仟維在終板區耦合。因此，當運動神經元收到興奮時，產生的電脈沖由軸突傳導到所有肌纖維并引起脈沖序列，這些電脈沖沿著肌纖維向兩個方向傳播，從而引起肌纖維進行收縮產生肌肉張力，牽引骨骼做出對應動作同時電極間會因為傳播過程中的電脈沖在人體軟組織中產生的電流場而檢測出電位差，即為肌肉運動而產生的表面肌電信號。將表面肌電信號用于和外部設備交互，這種方法直接提取人體的表面肌電信號來傳遞操控者的動作信息。

模式識別方法的選擇同樣在很大程度上影響肌電模式識別問題的準確度。已有工作表明支持向量機在肌電模式識別方面有著較優異的性能。Atzori等人發布的NinaPro數據集基準測試結果中，非線性支持向量機是多種線性和非線性分類器中唯一一種能夠在變換特征的情況下依然能夠持續獲得高識別率的分類器。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于表面肌電信號的實時手勢識別系統，并用于操控機械臂。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：

一種基于表面肌電信號的機械臂交互方法，包括以下步驟：

(1)受試者仔細觀察手勢動作的圖片，并預先佩戴交浦科技有限公司的Elonxi16通道肌電采集系統進行練習，以熟悉每個動作的動作要領；

(2)受試者坐在辦公椅上，左手放置在扶手上，依次做出握拳、手腕左翻、手腕右翻、手腕內翻、手腕外翻、手腕下切、手腕上切動作，每個動作持續發力5秒，動作與動作之間休息5秒，利用肌電采集袖套采集前臂表面肌電信號數據；

(3)對所采集的表面肌電信號進行預處理并采用5種特征提取方法進行特征提取，分別是均方根RMS、波形長度WL、過零點數ZC、均值頻率MNF和自回歸模型系數AR；

(4)對特征提取后的數據采用模式識別分類器進行分類并訓練模型；

(5)受試者任意做出指定動作，電腦客戶端上實時顯示識別結果；

(6)將分類得到的手勢結果通過局域網傳輸到Baxter機械臂控制端，機械臂做出對應的動作。

進一步，所述步驟(1)中，肌電采集系統支持最多16個雙極通道，采樣分辨率為24比特，采樣頻率介于1000Hz到2000Hz之間，支持干濕電極自由切換，數據傳輸支持USB和藍牙。