[發明專利]一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制方法

有效

• 申請號: 202011469976.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN113143676B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 劉源;王壯;王雯婕;黃帥飛;明東
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61B5/00;A61B5/372;A61B5/397
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制系統，其特征在于：包括腦電信號采集裝置和額肌電采集裝置，腦電信號采集裝置和額肌電采集裝置分別用于采集腦電信號和額肌電信號，所述控制系統包括以下模塊：

模塊一：額肌電校準信號采集，計算閾值；

模塊二：腦電校準信號采集，建立腦電信號卷積神經網絡模型；

模塊三：額肌電信號實時采集，腦肌電信號實時采集；

模塊四：如果額肌電信號按照閾值判斷為有效，則輸出肌電觸發指令，采集下一時刻額肌電信號；

如果額肌電信號按照閾值判斷為無效，則不輸出肌電觸發指令，采集下一個額肌電信號；

如果腦電信號經過腦電信號卷積神經網絡模型判斷為有效，則輸出腦電觸發指令，采集下一個腦電信號；

如果腦電信號經過腦電信號卷積神經網絡模型判斷為無效，則不輸出腦電觸發指令，采集下一個腦電信號；

所述額肌電采集裝置包括氯化銀電極，采樣頻率為1000Hz；三個氯化銀電極中的參考極貼在太陽穴部位，正負極貼在眼眉正上方；

模塊一所述計算閾值的過程包括：

⑴使用者依照提示在10s內完成一次額肌最大程度收縮，采集該10s的額肌電信號；

⑵對采集的額肌電信號進行平滑濾波處理，提取其時域特征，以500ms的滑動窗技術來計算10s時間窗內所獲得的額肌電信號最高幅值的平均值為規定閾值

2.根據權利要求1所述的一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制系統，其特征在于：所述腦電信號采集裝置包括8通道腦電傳感器，采樣頻率為250Hz。

3.根據權利要求2所述的一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制系統，其特征在于：模塊二所述建立腦電信號卷積神經網絡模型的過程包括：

⑴使用者完成10組運動想象任務，每組任務包含6個試次，共采集20min腦電校準信號；

⑵對采集的腦電校準信號進行平均參考、陷波濾波、帶通濾波和小波去噪處理；

⑶步驟⑵的處理結果進行小波變換，得到時頻域特征；

⑷將小波變換后的數據輸入到由兩層卷積層、一層池化層及兩層全連接層構成的卷積神經網絡模型，進行分類模型的訓練；

⑸將腦電信號分成訓練集和測試集，進行驗證。

4.根據權利要求3所述的一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制系統，其特征在于：模塊四所述額肌電信號判斷有效的過程是：以第一個肌電信號幅值大于閾值P的采樣點為起始點，如果起始點后的200ms內的采樣點信號幅值均大于閾值P，則判斷結果為有效。

5.根據權利要求4所述的一種基于腦肌電協同的外肢體手指的控制系統，其特征在于：模塊四所述腦電信號判斷有效的過程是：卷積神經網絡模型連續兩次判別為運動想象態的置信度都大于80％。