专利名称：具有比例调速功能的肌电假手控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子控制装置，特别涉及一种具有比例调速功能的肌电假手 控制系统。
背景技术：
肌电信号(Electromyogram，EMG)就是肌肉运动时产生的生理电信号。表面肌电 信号(Surface Electromyogram, SEMG)是指在皮肤表面采集到的肌电信号，是人体浅层肌 肉和神经运动的综合结果。其主要特点有一是信号幅度小。通常在几十微伏。二是信号 频率位于低频范围(10HZ-500HZ)。虽然肌电信号的幅度很小，但是它包含的丰富的信息，这 些信息包括人手发出的动作模式、动作速度大小等。通过本领域专家多年的研究表明，肌电 信号是当前最理想的假手控制信息源。目前，国产的肌电信号假手，存在动作速度不可调节的缺点。具体表现为，当别人 抛一个物体给假手使用者时，假手不能根据使用者需要快速握拢抓住物体；相反，假肢穿戴 者要抓一个软的容易抓坏的物体(鸡蛋、馒头)时，假手不能按照使用者的意愿，慢慢握拢 抓起物体。以上缺点，给假手使用者带来了极大不便。因此，实现假手速度的比例调节，是 当前国产假手需要解决的问题。
发明内容本实用新型是针对现在假手存在动作速度不可调节的问题，提出了一种具有比例 调速功能的肌电假手控制系统，实现实时调节，给使用者带来更大的便利。本实用新型的技术方案为一种具有比例调速功能的肌电假手控制系统，包括肌 电信号拾取电极、前置放大电路、信号预处理电路、自增益电路、A/D转换电路、MSP430微处 理器和假手驱动电路，肌电信号拾取电极置于人体表皮，电极的肌电信号，经过前置放大电 路放大后，信号进入信号预处理电路，预处理电路输出信号进入自增益电路，完成增益自动 调节后，信号经A/D转换电路，进入MSP430微处理器，微处理器处理后，输出信号到假手驱 动电路，实现速度调节。所述前置放大电路选用AD620仪用放大器；自增益放大电路选用德州仪器的可编 程放大器PGAl 12。本实用新型的有益效果在于本实用新型具有比例调速功能的肌电假手控制系 统，实现对假手速度进行实时调节，效果稳定。
图1为本实用新型具有比例调速功能的肌电假手控制系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示具有比例调速功能的肌电假手控制系统结构框图，系统包括肌电信号
3拾取电极1、前置放大电路2、信号预处理电路3、自增益电路4、A/D转换电路5、MSP430控 制芯片6和假手驱动电路7，肌电信号拾取电极1紧贴人体表皮，用于人体肌电信号的引入， 由电极1引入的肌电信号，经过前置放大电路2放大，然后信号进入下一级信号预处理电路 3，由预处理电路3进行低通滤波、高通滤波及50Hz限波处理，处理过的信号进入自增益电 路4，完成增益自动调节，然后，信号经A/D转换，进入MSP430微处理器6，肌电信号微处理 器6综合处理后，输出相应的信号，控制假手驱动电路7，实现速度调节。前置放大电路主放大器，选用AD620仪用放大器；自增益放大电路4的放大器，选 用德州仪器的可编程放大器PGA112 ；控制系统核心——微处理器，选用MSP430F149芯片。本新型实用系统的比例调速方法根据采集到的肌电信号强度不同，对控制假手 驱动电路的PWM信号占空比进行调节，进而改变假手驱动电路在单位周期内的导通时间， 即改变驱动电路电压有效值，最终实现假手速度调节。PWM信号占空比的确定。PWM信号占空比的确定分两步实现。第一步是肌电信号 强度的计算；第二步是根据计算出的肌电信号强度，计算PWM信号占空比。肌电信号强度计算。所谓肌电信号强度计算指对将要用于确定PWM信号占空比的
肌电强度的计算。对肌电信号强度的计算，采用求平均值的方法。对采集到的肌电信号，以
10个采样点为一组，进行分组，用求得的平均值，代替这十个采样点的值，如此，就完成了肌
电信号强度的求解。如用Xi表示第i组采样点的首个采样点肌电信号强度，无表示求均值
后的第i组采样点肌电强度。具体的计算如公式(ι)所示 1 +10 对位于采样队列尾部的最后一组采样点，或许采样点数不满10个。因此，对最后 一组采样点不进行均值计算，直接用其前一组的10个采样点的均值，代替最后一组肌电信 号均值。计算PWM信号占空比。设肌电强度最大一组采样点对应的PWM信号占空比为1，则 其它不同强度下的PWM信号占空比的计算如公式(2)所示
「00171 η表示PWM信号的占空比，力表示第i组肌电信号均值，、》肌电信号强度最大的 一组采样点均值，、表示肌电信号的发生阈值。
权利要求一种具有比例调速功能的肌电假手控制系统，其特征在于，包括肌电信号拾取电极、前置放大电路、信号预处理电路、自增益电路、A/D转换电路、MSP430微处理器和假手驱动电路，肌电信号拾取电极置于人体表皮，电极的肌电信号，经过前置放大电路放大后，信号进入信号预处理电路，预处理电路输出信号进入自增益电路，完成增益自动调节后，信号经A/D转换电路，进入MSP430微处理器，微处理器处理后，输出信号到假手驱动电路，实现速度调节。
2.根据权利要求1所述具有比例调速功能的肌电假手控制系统，其特征在于，所述 前置放大电路选用AD620仪用放大器；自增益放大电路选用德州仪器的可编程放大器 PGAl12。
专利摘要本实用新型涉及一种具有比例调速功能的肌电假手控制系统，肌电信号拾取电极置于人体表皮，电极的肌电信号，经过前置放大电路放大后，信号进入信号预处理电路，预处理电路输出信号进入自增益电路，完成增益自动调节后，信号经A/D转换电路，进入MSP430微处理器，微处理器处理后，输出信号到假手驱动电路，实现对假手速度进行实时调节，效果稳定，给使用者带来更大的便利。
文档编号A61F2/72GK201684048SQ20102022161
公开日2010年12月29日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者喻洪流, 李丕丁, 胡加华, 谈铭斐, 赵胜楠 申请人:上海理工大学