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delsys便攜式肌電信號(hào)采集及人體動(dòng)作識(shí)別設(shè)計(jì)方案

  本文設(shè)計(jì)前端模擬電路采集人體手臂、腿上的表面肌電信號(hào),并進(jìn)行一定的信號(hào)濾波,包括低通、高通,放大后通過美國(guó)delsys肌電處理器的A/D實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,進(jìn)而簡(jiǎn)單數(shù)字濾波、處理,繪制表面肌電圖(sEMG)以及通過特征提取、模式識(shí)別等方法,判別人體一部分的簡(jiǎn)單動(dòng)作。

  2017年5月25日由美國(guó)delsys和世紀(jì)天鴻國(guó)際集團(tuán)聯(lián)合主辦的delsys EMG經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)在上海交大隆重舉行。會(huì)議費(fèi)用全免,有想報(bào)名的可掃描二維碼進(jìn)行提交報(bào)名。

  

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  一、方案背景

  肌電信號(hào)作為生物電信號(hào)的一種,是產(chǎn)生肌肉動(dòng)力的電信號(hào)根源,它是肌肉中很多運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位在時(shí)間和空間上的疊加,很大程度上上反應(yīng)了神經(jīng)、肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從獲取肌電信號(hào)的來源來看,一般有兩種,一種是通過針電極插入肌肉獲取,即針式肌電信號(hào),其優(yōu)點(diǎn)是干擾小,易辨識(shí),但是會(huì)對(duì)人體造成傷害;另外一種通過電極片獲取人體皮膚表面的肌電信號(hào),即表面肌電信號(hào)(sEMG),這種方法比較簡(jiǎn)單,對(duì)人體也沒有傷害,比較常用。本設(shè)計(jì)中采集的是表面肌電信號(hào)。

  表面肌電信號(hào)可以從人體很多部位獲取,比如小腿、大腿、腰、后背、頸部等,從不同部位獲取的表面肌電信號(hào)攜帶著相應(yīng)部位的運(yùn)動(dòng)和功能信息。例如,腿上的肌電信號(hào)反應(yīng)腿部的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如行走、跑步、蹲下等。將表面肌電信號(hào)用于研究人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著非常重要的價(jià)值。在醫(yī)療康復(fù)工程中,表面肌電信號(hào)可以用于病人治療,在仿生學(xué)中,delsys表面肌電信號(hào)可以用于人工假肢的研究。

  二、方案整體設(shè)計(jì)

  

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  圖1 方案系統(tǒng)框圖

  從上面設(shè)計(jì)框圖中可以看出,系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由5個(gè)部分組成,其中濾波與放大是電路設(shè)計(jì)的主要部分,因?yàn)槿绻杉坏奖砻婕‰娦盘?hào)后面的工作將無法進(jìn)行。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要是做A/D轉(zhuǎn)換工作,信號(hào)表示就是要繪制表面肌電圖。

  三、方案硬件設(shè)計(jì)

  

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  圖2 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)框圖

  硬件設(shè)計(jì)部分,主要是四個(gè)模塊:模擬信號(hào)模塊,微處理器模塊,TFT顯示模塊和電源模塊,上圖已用不同顏色加以標(biāo)記。

  四、軟件設(shè)計(jì)流程圖

  

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  圖3 軟件設(shè)計(jì)流程圖

  五、方案實(shí)物圖

  

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  圖4 各模塊實(shí)物圖(包括傳感器、無線接收)


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