1.一种基于八通道肌电采集装置的上肢运动功能康复系统,包括有依次连接的:便携式肌电采集模块(1)、人机交互界面(2)、肌电解码模块(3)和功能性电刺激模块(4),其特征在于,系统包括康复模式与评估模式两种工作模式;在康复模式下,使用者通过所述的人机交互界面(2)进行康复动作选择,随后人机交互界面(2)中产生动作指示;所述的便携式肌电采集模块(1)从使用者上肢采集表面肌电信号;所述的肌电解码模块(3)通过深度学习技术对采集到的表面肌电信号进行解码并根据解码结果控制功能性电刺激模块(4);所述的功能性电刺激模块(4)通过电刺激脉冲协助手部进行运动,完成对应的康复动作;在评估模式下,使用者首先通过所述的人机交互界面(2)选择动作;便携式肌电采集模块(1)获取执行动作过程中的表面肌电信号,并将表面肌电信号输入肌电解码模块(3)产生评估结果,并将评估结果发送至人机交互界面(2)进行显示。
2.根据权利要求1所述的基于八通道肌电采集装置的上肢运动功能康复系统,其特征在于,所述的便携式肌电采集模块(1)包括有:依次连接的用于采集表面肌电信号的金属电极及固定装置和连接线(11)、用于表面肌电信号放大和转换的表面肌电放大模块(12)、用于控制表面肌电放大模块(12)的主控模块(13),以及分别连接表面肌电放大模块(12)和主控模块(13)的供电模块(14),所述的金属电极及固定装置和连接线(11)中的金属电极通过固定装置固定在使用者前臂上侧处,直接接触使用者皮肤,并采集表面肌电信号,通过连接线及dc3.5mm接口与表面肌电放大模块(12)相连接,用于表面肌电信号的采集和传输;主控模块(13)负责读取来自于表面肌电放大模块(12)的数据,并发送至肌电解码模块(3)。
3.根据权利要求2所述的一种基于八通道采集装置的上肢运动功能康复系统,其特征在于,所述的用于采集表面肌电信号的金属电极及固定装置和连接线(11)通过电极获取位于前臂的前群和后群多束肌肉的共八个通道的表面肌电信号;所述的表面肌电放大模块(12)由单片具有高共模抑制比的微弱电信号采集芯片以及其外围电路构成;
4.根据权利要求1所述的一种基于八通道采集装置的上肢运动功能康复系统,其特征在于,所述的人机交互界面(2)采用pc端进行实现,主要完成wi-fi数据收发、蓝牙数据收发、语音提示、电刺激控制5项任务;用户通过键盘输入进行训练模式选择、参数设置,并根据显示屏的视觉提示进行康复训练或康复效果评估;通过wi-fi与肌电解码模块(3)进行无线数据通信,通过蓝牙与功能性电刺激模块(4)进行无线通信与控制。
5.根据权利要求1所述的一种基于八通道采集装置的上肢运动功能康复系统,其特征在于,为了随着康复进程发展不断增加对新的动作类别的识别能力,提出基于增量学习的表面肌电识别模型对表面肌电信号进行分析处理,训练过程分为两个步骤:
6.根据权利要求5所述的基于增量学习的表面肌电识别模型,其特征在于,步骤1)2)中所述的对采集到的表面肌电信号进行滤波和数据分割;在滤波中采用50hz陷波滤波器对50hz工频干扰进行滤波,并采用butterworth带通滤波器进行3-200hz带通滤波;在数据分割中将经过滤波后的信号分割为不重叠的长度为l的片段,每个片段作为一个样本,并将该样本的标签指定为整个数据段所属的标签。
7.根据权利要求6所述的基于增量学习的表面肌电识别模型,其特征在于,经过初始化训练阶段后得到初始化模型f0,之后在每个增量学习的阶段t,模型将从ft-1增量学习至ft;任意阶段的模型ft,都可以分解为特征提取器φt和线性分类器wt,对于特征提取器φt,结构如下:
8.根据权利要求6所述的增量学习阶段,在增量学习阶段t需要新采集数据集dt,携同保留的旧数据的采样vt,合成为数据集使用新建立的特征提取器φt和线性分类器wt在数据集上进行训练;待训练完成后,将训练好的特征提取器φt和线性分类器wt拼接到上一个增量学习阶段得到的模型ft-1,得到模型然后新建模型在数据集上训练模型的输出直到与模型的输出的误差收敛;最后将模型定义为增量学习阶段t的模型ft。
9.根据权利要求1所述的一种基于八通道采集装置的上肢运动功能康复系统,其特征在于,用户在使用通过模式选择功能对康复模式或评估模式进行选择,康复模式包括如下使用步骤: