基于MSP430的肌电假手系统设计.pdf

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1、2012年第31卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)75基于MSP430的肌电假手系统设计李天博，陈玲，陈坤华，吕继东(江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212001)摘要：在对人体表面肌电信号研究的基础上，设计出一种肌电假手系统，其中包括肌电信号采集调理系统和假手控制系统。肌电信号经信号调理电路放大、滤波、陷波后，由低功耗的MSP430F149单片机进行A／D转换、特征计算。单片机结合肌电信号与触滑觉传感器反馈的信息来控制电机转向与转速，从而控制假手做出相应动作。通过实际采集的肌电信号在示波器上显示的波形与假手的

2、动作进行对比，说明系统设计是合理有效的。关键词：肌电信号；MSP430F149单片机；触滑觉传感器；电机；假手中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：1000--9787(2012)04-0075-04DesignofmyoelectriccontrolledprosthetichandsystembasedonMSP430LITian—bo，CHENLing，CHENKun—hua，L0Ji．dong(SchoolofElect~calandInformationEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212001，China)A

3、bstract：Onthebasisofresearchonsurfaceclectromyography(sEMG)signal，amyoelectriealcontrolledprosthetichandsystemisdesigned．Itincludeselectromyography(EMG)signalacquiringandconditioningsystemandtheprosthetichandcontrolsystem．Throughthesignalacquiringandconditioningcircuit，theEMGsignalisamplifi

4、ed，filteredandnotched，A／DisconvenedandfeaturecalculatedbyMSP430F149mierocontrollerwhosepowerconsumptionislow．Thesingle—chipmicrocontrollercombinestheEMGsignalwiththefeedbacksignalofthetactileandslipsensor，tocontrolthevelocityandthedirectionofthemotor，SOastolettheprosthetichandtodocorrespond

5、ingaction．Thesignaldisplayedonoscilloscopeiscomparedwiththeactionofprosthetichand．Theresuhshowsthatthedesignisreasonableandeffective．Keywords：EMGsignal；MSP430F149microcontroller；tactileandslipsensor；motor；prosthetichand0引言由于不能及时控制电机转速，手指继续用力导致物体损坏。手是人类最重要的器官之一，人类的一切活动都离不因此，本文设计了一种以MSP430为核心

6、的带触滑觉传感开它，一旦丧失，将会给人的日常生活带来极大的不便。肌器功能的的肌电假手。电假手即是使用者根据自身残臂保留肌肉伸缩的强弱来控1系统方案设计制的假手。在这一方面，德国、英国等国家均研制出了本文在对肌电信号研究的基础上，设计出一种表面肌比较先进的智能假手，占据着智能假手的高端市场。我国电信号采集调理系统与假手控制系统，系统的总体框图如一些科研单位与生产厂家在智能假手的研究、生产上也开图1所示，具体包括信号调理电路、MSP430主控制芯片、电展了一些工作，并有部分产品进入市场，但仍然存在着一些机驱动电路、触滑觉传感器和假手装置。其工作流程为：肌缺陷和不足。主要表现在如下

7、几个方面：1)响应、处理速电电极采集到人体表面肌电信号后进入信号调理电路，之度慢，不能与时根据使用者的意愿做出相应动作；2)由于后由MSP430单片机自带的A／D转换模块将模拟信号转换肌电信号非常微弱，只有零点几毫伏至几毫伏之间，极易受为单片机能够处理的数字信号，单片机根据采集到的信号到人体噪声与环境噪声的干扰，尤其是50Hz工频信号的进行特征提取与模式识别，通过软件编程驱动电机电路。干扰，令残疾人在使用假手时极不灵活；3)力的掌握不准单片机的输出口控制电机驱动芯片来实现直流电机的正反确，容易弄坏甚至破