基于随机共振的肌电假手控制方法
【专利摘要】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。
【专利说明】基于随机共振的肌电假手控制方法
【技术领域】[0001]本发明涉及特殊器械控制领域，尤其是一种基于随机共振的肌电假手控制方法，适于肌电假手的控制。
【背景技术】
[0002]肌电假手使用肌电信号作为假手的控制信号，通过提取肌电信的特征，识别肌电信号代表的动作来控制假手的开合。这种控制模式由于符合人体的操作习惯、动作自然而受到广泛的关注。然而肌电信号为微弱信号，从残疾人残臂上采集得到肌电信号中带有较大的噪声，不利于假手的稳定控制。随机共振是一种噪声对微弱信号起到协助与增强作用的非线性现象，采用随机共振技术可以很好将肌电信号中的有用成分凸显出来、抑制信号中噪声，提高肌电假手控制的准确性和稳定性。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种基于随机共振的肌电假手控制方法，能够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。
[0004]为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0005]一种基于随机共振的肌电假手控制方法，包括以下步骤:
[0006]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EMGl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EMGl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EMGl及预处理后的闭合肌电信号EMG2 ；
[0007]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:
[0008]步骤2.1:将步骤I得到预处理后的张开肌电信号EMGl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:
[0009]将预处理后的张开肌电信号EMGl分别输入第I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I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I ;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VKEFn，表达如下:
[0010]
【权利要求】
1.一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EMGl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EMGl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EMGl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I得到预处理后的张开肌电信号EMGl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EMGl分别输入第I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I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I ;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VKEFn，表达如下:
2.根据权利要求1所述的基于随机共振的肌电假手控制方法，其特征在于，所述握力处理控制器为一 PID控制器。`
3.根据权利要求1所述的基于随机共振的肌电假手控制方法，其特征在于，所述第一肌电传感器和第二肌电传感器分别贴合在佩戴者手臂的一对拮抗肌上。
【文档编号】A61F2/72GK103494660SQ201310487341
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】宋爱国, 吴常铖, 李会军, 徐宝国, 曾洪, 崔建伟 申请人:东南大学