人体表面肌电信号处理及其在人机智能系统中的应用研究论文

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1、、—h●J浙江大学硕士学位论文摘要表面肌电信号(SEMG)是由多个运动单位兴奋而发放出来的运动单位动作电位序列沿肌纤维传播并经由皮肤、脂肪构成的容积导体滤波后在皮肤表面检测电极处的时间和空间上综合叠加的结果。本文先分析了典型人机智能系统(假肢手)的常用控制信息源，发现表面肌电信号是目前人机智能系统控制中比较理想的控制信息源。而后从肌电信号的产生机理出发，研究了肌电信号的分析方法和常用的建模方法。在此基础上，本文设计了肌电信号处理电路，包括采用仪用放大器INAl28的前置放大电路、带通滤波电路和陷波电路。然后用表面肌电电极、PCI．9111数据采集卡和用图形化编程语言LabVIEW设计的采集软

2、件，建立了表面肌电信号采集系统，并用自行开发的这套肌电信号处理系统对上肢肌电信号进行了分析研究。通过实验表明，表面肌电信号可以作为零均值的、具有可控方差o2的高斯过程来建立数学模型。最后本文将表面肌电信号采集处理系统应用于典型的人机智能系统—一假肢手系统中。本文根据人手的生理结构，设计了假肢手的机械结构，选用步迸电机作为其驱动方式，并且开发了一套适用于假肢手的光电式触滑觉传感器，然后设计了基于ATmega8单片机的假肢手控制器。实验中，本文采用了阈值控制方法，利用表面肌电信号的方差特征值作为控制信号来实现假肢手的控制。本文设计实验完成了假肢手的一些基本功能，基本实现了根据人的意识来控制假肢手

3、，为以后我们将表面肌电信号应用于更多的人机智能系统打下基础。肢手／、关键词表面肌电信号(SEMG)控制信息源触滑觉传感器阈值控制假、∥■浙江大学硕士学位论文ABSTRACTNumerousactiveunitsdisseminatetheseriesofelectricalpotentialsofactiveunitmotionwhentheyRl'eexcited．TheseseriesofelectricalpotentialsspreadalongfibreandarefilteredbythevolumeconductorwhichiSmadeofskinandfattiness．A

4、ndtheelectrodedetectorsetonthesurfaceofskinfinallypicksuptheseseriesofelectricalpotentials．ThesignalswhicharegotbytheelectrodedetectorbomintimeandspacecomposetheSEMGAtfirst，wehavecomparedtheinformationsourcesofhuman-machineintelligentsystem—artificialhandcontrolandhavefoundthattheSEMGisbetterthanot

5、herinformationSOUreCSofhuman-machineintelligentsystemcontr01．WehaveanalyzedthecreationmechanismofSEMG,andhavestudiedtheanal)7sismethodsandcommonmodelingmethodsOfSEMQBasedonthis，wehavedevelopedtheprocessingelectricalcircuitofSEMGIincludingofpreamplifiermodulewhichismadebyinstrumentalamplifierINAl28，

6、band·passfiltermoduleand50Hz—shieldedmodule．AndwehavebuiltasignalacquisitionsystemwiththedataacquisitioncardPCI911landthevirtualinstrumentsoftwareLabVIEW．WiththissystemwehaveanalyzedtheSEMGofupperlimbs．11埒researchresultsindicatethatSEMOCallbebuilttoamathmodelasagausscoufsewithzeromeanvalueandcontro

7、llablevariance02．FinallywemadetheSEMGastheinformationsoBrceofhuman-machineintelligentsystem-artificialhandcontrol，andhavedevelopedtheprototypeartificialhandwhichisdrivenbystepmotor．硼1eartificialhandintegrat