[发明专利]基于随机共振的肌电假手控制方法

摘要

本发明提供一种基于随机共振的肌电假手控制方法，包括基于随机共振的肌电信号动作识别处理和握力控制处理，生成假手的控制信号用于驱动直流电机，从而实现对肌电假手的动作控制。基于随机共振的肌电信号动作识别处理以人体手臂一对拮抗肌上采集的经过放大、取绝对值等预处理后的张开肌电信号EMG1、闭合肌电信号EMG2作为输入信号，经过随机共振动作识别后抑制了信号噪声的影响，实现根据佩戴者手臂肌肉收缩舒张时产生的肌电信号输出假手的期望握力。握力控制处理处理可实现对假手期望握力的跟踪，从而实现根据假手佩戴者手臂肌电信号的强度来控制假手的握力大小。本方法可实现肌电信号中噪声的主动抑制，提高肌电假手动作控制的准确性和稳定性。

主权项

一种基于随机共振的肌电假手控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：取第一肌电传感器和第二肌电传感器，所述第一肌电传感器和第二肌电传感器分别用于采集手臂上的一对拮抗肌的肌电信号中的张开肌电信号EMG1和手臂上的该对拮抗肌的肌电信号中的闭合肌电信号EMG2；然后对张开肌电信号EMG1及闭合肌电信号EMG2进行放大、取绝对值处理，得到预处理后的张开肌电信号EMG1及预处理后的闭合肌电信号EMG2；步骤2：肌电信号动作识别，输出假手的期望握力Fd，详细步骤如下：步骤2.1：将步骤1得到预处理后的张开肌电信号EMG1及预处理后的闭合肌电信号EMG2，分别输入电压比较器进行比较，其中：将预处理后的张开肌电信号EMG1分别输入第1个至第N个电压比较器进行比较；将预处理后的闭合肌电信号EMG2分别送入第N+1个至第2N个电压比较器进行比较，N>=2；所述第1个至第2N个电压比较器用于实现：当输入信号大于或等于电压比较器的门限电平时，比较器输出高电平1；当输入信号小于电压比较器的门限电平时，比较器输出低电平0，第n个比较器的门限电平为VREFn，表达如下： V REFn = n × V m N , ( 1 ≤ n ≤ N ) ( n - N ) × V m N , ( N + 1 ≤ n ≤ 2 N ) 其中，Vm为预处理后的肌电信号的最大值；步骤2.2：将第1个至第N个电压比较器的输出按序号从小到大顺序进行排列并发送至微处理器，将第N+1个至第2N个电压比较器的输出按序号从小到大顺序进行排列并发送至微处理器，微处理器根据电压比较器的输出信号分别控制第一DA转换器和第二DA转换器输出电压信号Vo1和Vo2，其中：对于第1个至第N个电压比较器的输出信号，若第1个电压比较器的输出为0，则微处理器控制第一DA转换器输出的电压为：V01＝0，若第n个（n V o 1 = n × V m N , 若第N个电压比较器的输出信号为1，则微处理器控制第一DA转换器输出电压为：V01＝Vm；对于第N+1至第2N电压比较器的输出信号，若第N+1个电压比较器的输出为0，则微处理器控制第二DA转换器输出的电压为：V02＝0，若第n个(N V o 2 = ( n - N ) × V m N , 若第2N个电压比较器的输出信号为1，则微处理器控制第二DA转换器输出电压为：V02＝Vm；步骤2.3：第一积分器对第一DA转换器的输出值Vo1进行积分运算，输出E1；第二积分器对第二DA转换器的输出值Vo2进行积分运算，输出E2；步骤2.4：根据第一积分器的输出E1和第二积分器的输出E2进行动作判别，判别结果为Fd：如果Fd＞0，对应于假手的期望动作为张开；如果Fd＜0，对应于假手的期望动作为闭合，Fd＝0对应于假手的期望动作为停止，其中：Fd＝E1‑E2，步骤3：通过一握力处理控制器得到假手的控制信号y，实现步骤如下：步骤3.1：采集假手的当前握力信号Fn，计算握力跟踪误差ΔF：ΔF＝Fd‑Fn，步骤3.2：将握力跟踪误差ΔF输入握力处理控制器，握力处理控制器输出用于驱动假手动作的控制信号y；步骤4：将控制信号y进行功率放大后用于驱动假手上的直流电机，从而控制假手的握力。