[发明专利]肌电信号自适应调节的假手控制系统

说明书

本发明公开了肌电信号自适应调节的假手控制系统，包括肌电检测模块、峰值提取模块、自适应调节模块、驱动控制模块和电源模块，电源模块为整个电路供电，肌电检测模块用于测量人体手臂皮肤表面的肌电信号，并将测量到的两路肌电信号送至峰值提取模块和自适应调节模块，峰值提取模块将提取到的两路肌电信号的峰值送至自适应调节模块，自适应调节模块根据峰值提取模块提取到的两路肌电信号的峰值对肌电检测模输出的两路肌电信号进行比例调节，然后送至驱动控制模块进行控制假手的运动。本发明在不使用微控制器的情况下实现肌电信号的自适应调节，抑制了肌电信号个体差异和测量位置对假手控制效果的影响，能够有效扩大肌电假手对不同残疾人的适用范围。

技术领域

本发明涉及控制电路，特别是涉及肌电信号自适应调节的假手控制系统，可广泛应用于手部残疾人的仿生假手控制。

背景技术

假手是用于在外形和功能上重建残疾人缺失肢体的重要装置。起源于20世纪中期的肌电假手，由于操作方式符合人体的自然操作习惯而受到广泛的关注。肌电假手通过肌电传感器采集残疾人残臂上的肌电信号，采集得到的肌电信号经过动作识别后用于控制假手的运动。然而，肌电信号具有很强的个体差异和测量位置差异，导致残疾人在安装佩戴假手时，需要先在残疾人的残臂上选定测量点进行肌电信号测量，然后根据肌电信号的强度对假手的控制参数进行因人而异的调整，并且往往需要经过一段较长时间的训练、适应，佩戴者才能够较为灵活地控制假手。而假手的使用过程中，由于日常的重复穿戴会造成传感器与皮肤间贴合位置的变化(即测量位置发生变化)、肌肉疲劳会造成肌电信号的变化、环境温/湿度的变化会造成测量点皮肤表面的阻抗发生变化等因素，导致使用一段时间后假手会出现控制失效或不灵活的现象，此时需要对假手的参数进行重新调整。目前，缺乏个体自适应能力的肌电假手严重影响着残疾人对假手的使用。

发明内容

发明目的：提供一种肌电信号自适应调节的假手控制系统，使得假手能够根据用者的肌电信号自主调节控制信号。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

肌电信号自适应调节的假手控制系统，包括肌电检测模块、峰值提取模块、自适应调节模块、驱动控制模块和电源模块，电源模块为整个电路供电，肌电检测模块用于测量人体手臂皮肤表面的肌电信号，并将测量到的两路肌电信号送至峰值提取模块和自适应调节模块，峰值提取模块将提取到的两路肌电信号的峰值送至自适应调节模块，自适应调节模块根据峰值提取模块提取到的两路肌电信号的峰值对肌电检测模输出的两路肌电信号进行比例调节，并将经过比例调节后的两路肌电信号送至驱动控制模块，驱动控制模块输出的控制信号控制假手的运动。

可选的，肌电检测模块包括肌电传感器、整形滤波电路和电压跟随电路，肌电传感器采集肌电信号，并输出至整形滤波电路对肌电信号进行整形和滤波处理，然后经电压跟随电路输出至峰值提取模块和自适应调节模块。

可选的，肌电传感器包括第一肌电传感器和第二肌电传感器，整形滤波电路包括第一电压基准芯片、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容，电压跟随电路包括第二放大器和第三放大器；第一肌电传感器的输出端与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极相连，第二肌电传感器的输出端与第三二极管的阳极和第四二极管的阴极相连；第三电阻与第一电容并联后的一端与地线相连，另一端与第二电阻的一端和第二放大器的同相输入端相连；第五电阻与第二电容并联后的一端与地线相连，另一端与第四电阻的一端和第三放大器的同相输入端相连；第二电阻的另一端与第一二极管的阴极相连，第四电阻的另一端与第三二极管的阴极相连；第一电压基准芯片的引脚1和引脚3相连，并且与第一电阻的一端和第一放大器的同相输入端相连，第一电阻的另一端与+5.0V相连；第一放大器的反相输入端和第一放大器的输出端相连，并且与第二二极管的阳极和第四二极管的阳极相连；第二放大器和第三放大器的反向输入端均与各自的输出端相连，第二放大器和第三放大器的输出端连接至峰值提取模块和自适应调整模块。