【摘要】：隨著腦機接口(BCI)技術(shù)研究及康復(fù)醫(yī)療等領(lǐng)域的不斷發(fā)展,腦電與肌電等生理信號的應(yīng)用研究成為熱點。基于腦電與肌電信號的生機接口技術(shù)可以讓肢體運動功能障礙患者對康復(fù)設(shè)備進行控制,幫助患者提高康復(fù)訓(xùn)練的主動性。然而現(xiàn)有的腦電、肌電采集設(shè)備不適用于康復(fù)訓(xùn)練的使用環(huán)境。為此,本文設(shè)計可以實時采集腦電與肌電信號的多通道腦肌電采集系統(tǒng),基于無線組網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)多節(jié)點式數(shù)據(jù)同步傳輸,提高系統(tǒng)的便攜性和擴展性,適用于動態(tài)下的腦肌電信號采集,并將其應(yīng)用于康復(fù)機械手控制的實驗研究中,基于腦肌電特征融合的動作模式識別方法,有助于提高腦機接口的動作識別與機械手控制的準確率。本文主要研究工作如下:首先,總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)外腦肌電采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,對比分析了各種采集設(shè)備的優(yōu)缺點以及腦肌電信號采集的關(guān)鍵技術(shù),然后對腦電與肌電信號產(chǎn)生機理、信號特性及檢測原理進行介紹,提出了多通道腦肌電采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。其次,設(shè)計了腦肌電采集系統(tǒng)的硬件部分,針對系統(tǒng)的抗干擾能力、高信噪比以及系統(tǒng)無線節(jié)點式的數(shù)據(jù)采集需求,從腦電與肌電信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及電源系統(tǒng)等方面進行腦肌電采集節(jié)點的硬件設(shè)計,對各電路部分進行硬件集成。再次,設(shè)計了腦肌電采集系統(tǒng)的軟件部分,主要對嵌入式軟件程序、數(shù)據(jù)通信協(xié)議及上位機數(shù)據(jù)接收平臺部分進行設(shè)計,同時為了實現(xiàn)多節(jié)點同步采集的工作方式,進行數(shù)據(jù)同步傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計,提高系統(tǒng)的便攜性和擴展性。最后,為了驗證腦肌電采集系統(tǒng)的有效性,通過仿真軟件測試采集系統(tǒng)的放大、濾波等性能,通過示波器對電路進行硬件測試,并將腦肌電采集系統(tǒng)與市面上的同類采集設(shè)備進行對比分析。對腦肌電采集系統(tǒng)在康復(fù)機械手的控制應(yīng)用進行了實驗研究,基于粒子群優(yōu)化算法的腦肌電特征融合方法,實現(xiàn)腦肌電融合和運動模式的分類,識別手腕屈、伸動作并進行機械手控制。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R496;TN911.7
【圖文】：

第 1 章 緒 論國 Neuroscan 公司研制了一款當(dāng)時功能最強大的腦，如圖 1-1 所示。該腦電采集設(shè)備包括 64 個單端道，總共 70 個采集通道，同時每個通道采集信號z。所有通道可以同步采集，每個通道的 A/D 轉(zhuǎn)換分辨率，并且還可以采集心電等生理電信號，該腦能力，保證采集信號的準確性，采集到的數(shù)據(jù)通過通過有線傳輸?shù)姆绞剑瑪?shù)據(jù)傳輸具有非常高的穩(wěn)定以應(yīng)用在各種不同的環(huán)境下，包括腦科學(xué)的研究究人員提供了良好腦電信號研究平臺，受到了世界

圖 1-2 Emotiv Epoc 腦電采集裝置生和動物學(xué)家伽伐尼(Luigi Galvani)在解剖肉存在電信號并有收縮現(xiàn)象[11]，經(jīng)過反復(fù)點。1922 年，埃夫蘭格(J Erlanger)和加塞肌電信號記錄下來[12]，1960 年以后，電子著對生理電信號的研究不斷的深入，人們，同時生理電信號采集與分析技術(shù)的研究開始研究肌電信號采集技術(shù)，采集技術(shù)水研發(fā)的表面肌電采集與分析系統(tǒng)Delsys Tr量傳感器內(nèi)集成了三軸加速度計傳感器， 48 個加速度計通道，通過無線通信及固定多通道肌電數(shù)據(jù)采集，在康復(fù)醫(yī)療、運動產(chǎn)的 2400 DTS 表面肌電采集系統(tǒng)可以在運

國外很早就開始研究肌電信號采集技術(shù)，采集技術(shù)水平也更成熟，在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。美國Delsys公司研發(fā)的表面肌電采集與分析系統(tǒng)Delsys Trigno，如圖1-3(a)所示，該系統(tǒng)在每個肌電測量傳感器內(nèi)集成了三軸加速度計傳感器，信號輸入端總共包括16 個肌電采集通道和 48 個加速度計通道，通過無線通信及固定基站進行數(shù)據(jù)傳輸，能夠進行關(guān)節(jié)角度及多通道肌電數(shù)據(jù)采集，在康復(fù)醫(yī)療、運動科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。NORAXON 公司生產(chǎn)的 2400 DTS 表面肌電采集系統(tǒng)可以在運動狀態(tài)下采集可靠的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)中央站與計算機連接進行數(shù)據(jù)傳輸[13]，可以應(yīng)用在大多數(shù)的使用環(huán)境，如圖 1-3(b)所示。a) Delsys Trigno 肌電采集分析系統(tǒng) b) NORAXON 肌電采集設(shè)備圖 1-3 肌電信號采集系統(tǒng)

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本文編號：2795707