表面肌電信號(hào)(sEMG)是電信號(hào)經(jīng)過組織液的傳導(dǎo)在人體表皮產(chǎn)生的綜合生物電現(xiàn)象。它具有不對(duì)人體造成傷害、無(wú)痛、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì),在人機(jī)交互、康復(fù)醫(yī)療以及等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景和可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本課題著眼于以手勢(shì)為輸入的交互方式,研究基于肌電生理信息的手勢(shì)感知,實(shí)現(xiàn)高精度、便攜式、自然的交互手段,完成可穿戴的藍(lán)牙傳輸?shù)募‰姳郗h(huán)采集實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。本裝置包括采集板、核心板和上位機(jī)接收端三部分。采集板完成表面肌電信號(hào)的采集和調(diào)理工作。核心板完成表面肌電信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、肌電數(shù)據(jù)的匯總和傳輸工作。上位機(jī)完成對(duì)數(shù)據(jù)的去噪處理,從而提高信噪比。對(duì)容易引入噪聲干擾的一級(jí)差分放大電路進(jìn)行噪聲分析,經(jīng)過計(jì)算,設(shè)計(jì)的電路總噪聲換算到輸入端的噪聲有效值為0.946μV,滿足了表面肌電信號(hào)采集系統(tǒng)不高于1μV的噪聲要求;對(duì)通道數(shù)、采樣頻率和傳輸速率進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了MCU軟件程序和藍(lán)牙開發(fā)程序,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,整個(gè)數(shù)據(jù)鏈路可以達(dá)到24KB/s的傳輸速率要求;利用多分辨分析理論對(duì)表面肌電信號(hào)做小波閾值去噪處理,設(shè)計(jì)了基于小波變換的數(shù)字濾波器,實(shí)驗(yàn)表明,該方法提高了信號(hào)的信噪比,取得了良好的去噪效果。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試,本裝置可以完成6-12個(gè)通道、1kHz采樣率的表面肌電信號(hào)的高速實(shí)時(shí)采集,在硬件和軟件上雙重去噪,為后續(xù)手勢(shì)識(shí)別提供較為干凈的表面肌電信號(hào)。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN911.7;R318.6
【部分圖文】：

面肌電技術(shù)的發(fā)展方向。Ｄｅｌｓｙｓ的一大特色是傳感器眾多，包括加速度、磁力計(jì)、??足底壓力、心電等多種傳感器，可以幫助研究人員獲得多源同步信號(hào)。它有一款??Ｔｒｉｇｎｏ無(wú)線系統(tǒng)［２１］，如圖１．１，主要通過測(cè)量皮膚表面的肌電信號(hào)，從而為肌電??機(jī)能狀態(tài)的測(cè)量評(píng)價(jià)、肌肉訓(xùn)練的生物反饋以及科學(xué)研究提供技術(shù)支持。??圖１．１?Ｔｒｉｇｎｏ無(wú)線系統(tǒng)??肌電信號(hào)在開發(fā)假肢方面也很受歡迎［２２］，著名的有德國(guó)的Ｏｔｔｏｂｏｃｋ醫(yī)療技??術(shù)公司［２３］，該公司主要制作假肢部件，它在上世紀(jì)六七十年代提出了關(guān)鍵創(chuàng)新：??假肢的肌電模塊化系統(tǒng)。該技術(shù)是利用肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的微弱電壓，通過電子放??大，用于人工關(guān)節(jié)的控制信號(hào)。至今為止，Ｏｔｔｏｂｏｃｋ都是在殘疾人的假肢護(hù)理方??面的標(biāo)桿公司，圖１．２是旗下的一款基礎(chǔ)型肌電手。??圖１．２基礎(chǔ)型肌電手??４??

面肌電技術(shù)的發(fā)展方向。Ｄｅｌｓｙｓ的一大特色是傳感器眾多，包括加速度、磁力計(jì)、??足底壓力、心電等多種傳感器，可以幫助研究人員獲得多源同步信號(hào)。它有一款??Ｔｒｉｇｎｏ無(wú)線系統(tǒng)［２１］，如圖１．１，主要通過測(cè)量皮膚表面的肌電信號(hào)，從而為肌電??機(jī)能狀態(tài)的測(cè)量評(píng)價(jià)、肌肉訓(xùn)練的生物反饋以及科學(xué)研究提供技術(shù)支持。??圖１．１?Ｔｒｉｇｎｏ無(wú)線系統(tǒng)??肌電信號(hào)在開發(fā)假肢方面也很受歡迎［２２］，著名的有德國(guó)的Ｏｔｔｏｂｏｃｋ醫(yī)療技??術(shù)公司［２３］，該公司主要制作假肢部件，它在上世紀(jì)六七十年代提出了關(guān)鍵創(chuàng)新：??假肢的肌電模塊化系統(tǒng)。該技術(shù)是利用肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的微弱電壓，通過電子放??大，用于人工關(guān)節(jié)的控制信號(hào)。至今為止，Ｏｔｔｏｂｏｃｋ都是在殘疾人的假肢護(hù)理方??面的標(biāo)桿公司，圖１．２是旗下的一款基礎(chǔ)型肌電手。??圖１．２基礎(chǔ)型肌電手??４??

除了在醫(yī)療上的應(yīng)用，還有一些公司推出偏向娛樂化的基于肌電技術(shù)的產(chǎn)品，??比如加拿大Ｔｈａｌｍｉｃ?Ｌａｂｓ推出的ＭＹＯ［２４］、西安ＢｉｃＱ公司推出的Ｄｔｉｎｇ［２５］和上海??念通智能科技推出的ｅＣＯＮＰｌ，如圖１．３所示。這些是手勢(shì)控制臂環(huán)，套在手臂??前臂上，通過內(nèi)置的采集電極實(shí)時(shí)收集使用者的表面肌電信號(hào)，有的臂環(huán)只完成??預(yù)處理工作后把數(shù)據(jù)交由電腦進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別工作，進(jìn)而操控電腦的一些行為，比??如控制音樂播放、幫助ＰＰＴ演講等，有的臂環(huán)完成所有的信號(hào)與數(shù)據(jù)處理工作??最后把手勢(shì)轉(zhuǎn)化成一條指令控制其他設(shè)備發(fā)生交互行為。臂環(huán)使用不銹鋼、鍍金??銅或氯化銀為電極材料，配有慣性測(cè)量單元ＩＭＵ、鋰電池等，采用８通道的電??極采樣，可識(shí)別６種基本手勢(shì)。??００驂??圖１．３?（從左至右依次為）ＭＹＯ、Ｄｔｉｎｇ和ｅＣＯＮ??１．３研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排??本課題著眼于以手勢(shì)為輸入的交互方式，研究基于肌電生理信息的手勢(shì)感知，??實(shí)現(xiàn)高精度、便攜式、自然的交互手段，完成可穿戴的藍(lán)牙傳輸?shù)募‰姳郗h(huán)裝置。??全文共分為七章：??第１章：緒論。介紹本課題的研究背景和意義
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本文編號(hào)：2835275