穿戴式肌電采集設(shè)備的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來，基于生物電信號的人機(jī)交互技術(shù)是人機(jī)交互的研究前沿和熱點(diǎn)之一。表面肌電信號記錄了肌肉在自主收縮時由肌纖維產(chǎn)生的電信號。它作為生物/機(jī)械人機(jī)接口的一種重要輸入信號，因其采集方便、對身體無創(chuàng)傷的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛重視。但是常規(guī)肌電采集設(shè)備具有體積笨重、價(jià)格較高、不便攜帶的局限性。本論文將基于穿戴式設(shè)備的上肢表面肌電采集與人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出一款可穿戴肌電采集系統(tǒng)，從而使基于表面肌電的人機(jī)接口技術(shù)進(jìn)入家庭成為可能。本論文主要內(nèi)容包

2、括以下兩個方面:
　　1.穿戴式肌電采集設(shè)備硬件設(shè)計(jì)
　　本論文首先對表面肌電采集電路各功能單元進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，在此基礎(chǔ)對各電路模塊的功能進(jìn)行了細(xì)致分析，提出了常規(guī)表面肌電采集方式的不足。隨后，對常用肌電采集電路濾波器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，研究對比了模擬濾波和數(shù)字濾波在表面肌電采集中的功能。通過對模擬濾波、放大、數(shù)字濾波、藍(lán)牙技術(shù)、FPC基板、低功耗小封裝器件的巧妙運(yùn)用設(shè)計(jì)了基于NRF51822藍(lán)牙4.0和FPC穿戴式雙通道肌電

3、采集下位機(jī)設(shè)備。
　　2.基于上肢表面肌電信號手勢識別算法的設(shè)計(jì)
　　利用SVM對傳輸?shù)絇C端的不同手勢的上肢表面肌電信號進(jìn)行離線分析，包含了預(yù)處理、特征值的提取、歸一化和SVM核函數(shù)的選擇等。在離線分析獲得滿意的分類結(jié)果后，將訓(xùn)練所得模板載入基于SVM分類器的在線控制系統(tǒng)，控制受試設(shè)備按照上肢運(yùn)動產(chǎn)生的表面肌電信號完成任務(wù)。其準(zhǔn)確率超過90％。
　　在上述研究工作的基礎(chǔ)上，本設(shè)計(jì)完成的穿戴式肌電采集設(shè)備集電極、電極導(dǎo)