[发明专利]一种分布式腕手假肢系统的控制系统

摘要

一种分布式腕手假肢系统的控制系统，涉及生物肌电一体化技术领域，为了解决现有的腕手假肢系统缺少主动的腕部自由度，操作不方便，缺少合适的肌电控制方法的问题。本发明包括假手控制系统和手腕控制系统；假手控制系统包括假手主控制器、存储模块、假手电源管理模块、肌电信号采集模块、陀螺仪模块、假手电机模块、人机交互模块和假手通信模块；手腕控制系统包括手腕主控制器、手腕电源管理模块、手腕电机模块和手腕通信模块。本发明适用于多自由度控制腕手假肢系统。

主权项

1.一种分布式腕手假肢系统的控制系统包括假手控制系统和手腕控制系统；假手控制系统，包括假手主控制器、肌电信号采集模块、假手电机模块和假手通信模块；肌电信号采集模块，用于采集肌电信号，并将肌电信号转换为数字信号，并发送给假手主控制器；假手电机模块，用于根据假手主控制器的假手控制命令驱动假手运动；假手通信模块，用于与手腕控制系统进行通信；假手主控制器，用于根据肌电信号，生成假手控制命令和手腕控制命令；假手控制命令用于控制手部姿势、手部运动，手腕控制命令用于控制腕部自由度和腕部运动；手腕控制系统，包括手腕主控制器、手腕电机模块和手腕通信模块；手腕通信模块，用于与假手控制系统进行通信；手腕主控制器，用于接收假手主控制器发送的手腕控制命令；手腕电机模块，用于接收手腕控制命令并根据手腕控制命令驱动手腕运动；肌电信号采集模块包括两个肌电电极，两个肌电电极贴在使用者前臂的皮肤表面；其特征在于，假手主控制器包括信号预处理模块、分类器和肌电控制模块；信号预处理模块，用于接受肌电信号，对肌电信号进行滤波及信号特征提取，并将预处理后的肌电信号发送给分类器；分类器，用于对肌电信号进行分类；具体为：结合分类器参数根据使用者的动作种类，将两个肌电电极的信号分类为屈肌信号FF、伸肌信号EE、同时收缩信号AA和放松信号r；根据动作持续时间，将两个肌电电极的信号进一步分为7种肌电信号：短时屈肌信号f、短时伸肌信号e、短时同时收缩信号a、长时屈肌信号F、长时伸肌信号E、长时同时收缩信号A和放松信号r；并将分类后的结果发送给肌电控制模块；肌电控制模块，用于根据分类后的肌电信号，生成假手控制命令和手腕控制命令，该肌电控制模块具有4个工作状态，分别为：假手姿势选择状态、假手运动控制状态、腕部自由度选择状态和腕部运动控制状态，其中假手姿势选择状态时用于在预设的抓取姿势中进行选择，腕部自由度选择状态时用于在3种预设的手腕运动方向中进行选择，3种预设的手腕运动方向分别对应手腕的3个自由度，假手运动控制状态时用于控制假手按照手部姿势选择状态下选定的抓取姿势下进行抓取，腕部运动控制状态时用于控制腕部按照腕部姿势选择状态下选定的运动方向下进行运动。