编码式多自由度肌电假手控制系统

摘要

编码式多自由度肌电假手控制系统，涉及编码式多自由度肌电假手控制系统。为了解决现有肌电假手控制系统存在控制方式分类风险高、可分类模式受限和单纯基于编码控制方式环境适应性差、操作复杂问题。它肌电信号电极模拟信号输出端与目标DSP板的A/D转换模块模拟信号输入端连接；A/D转换模块数字信号输出端同时与费舍尔线性分类器数字信号输入端和离线训练模块数字信号输入端连接；离线训练模块进行将训练后初始化参数输入给费舍尔线性分类器；费舍尔线性分类器将肌电信号分类结果同时发送至在线更新模块和编码模块；在线更新模块实时修正费舍尔分类器参数；编码模块用于在姿势编码状态下设定动作姿势进行动作。本发明应用于肌电假领域。

主权项

编码式多自由度肌电假手控制系统，其特征在于，它包括肌电信号电极(1)和目标DSP板(2)，所述的肌电信号电极(1)包括信号采集模块(1‑1)和信号处理模块(1‑2)，所述的目标DSP板(2)包括A/D转换模块(3)、离线训练模块(4)、费舍尔线性分类器(5)、在线更新模块(6)和编码模块(7)，信号采集模块(1‑1)将接收到的原始肌电信号通过电信号输出端发送至信号处理模块(1‑2)的电信号输入端；信号处理模块(1‑2)的模拟信号输出端与目标DSP板(2)的A/D转换模块(3)的模拟信号输入端连接；A/D转换模块(3)的数字信号输出端与费舍尔线性分类器(5)的数字信号输入端连接；A/D转换模块(3)的训练数字信号输出端与离线训练模块(4)的数字信号输入端连接；离线训练模块(4)根据人体按顺序依次弯曲、放松和伸展前臂所产生的标记的肌电信号经A/D转换模块(3)后，进行训练，并将训练后的初始化参数输入给费舍尔线性分类器(5)；费舍尔线性分类器(5)根据费舍尔分类算法将接收到的肌电信号分类为：伸肌信号E、屈肌信号F和无效肌电信号T，并将分类结果同时发送至在线更新模块(6)和编码模块(7)；在线更新模块(6)根据接收到所述费舍尔线性分类器(5)的分类结果实时修正费舍尔线性分类器(5)的参数；编码模块(7)用于统计经分类后数字信号所持续的时间，依据所述数字信号持续的时间进行进一步将肌电信号细分为短时屈肌信号f₁、短时伸肌信号e₁、长时屈肌信号f₂、长时伸肌信号e₂和无效肌电信号T，将持续时间Lf₁为10ms＜Lf₁＜100ms的肌电信号划分为短时屈肌信号f₁、将持续时间Le₁为10ms＜Le₁＜100ms的肌电信号划分为短时伸肌信号e₁、将持续时间Lf₂为1000ms≤Lf₂的肌电信号划分为长时屈肌信号f₂、将持续时间Le₂为1000ms≤Le₂的肌电信号划分为长时伸肌信号e₂，编码模块(7)具有两个工作状态：姿势编码状态和增量控制状态，增量控制状态，用于按照在姿势编码状态下设定的动作姿势进行动作，姿势编码状态，用于产生7种姿势码，包括1种缺省姿势码和6种非缺省姿势码，设定假手的动作姿势，具体为：若肌电信号被细分为短时伸肌信号e₁和短时屈肌信号f₁组成的6种排列组合的任意一组时，则生成6种非缺省姿势码；若肌电信号被细分为长时伸肌信号e₂时，则清除之前的排列组合，生成缺省姿势码；若肌电信号被细分为长时屈肌信号f₂时，则从当前所处的姿势编码状态转入增量控制状态；增量控制状态，用于按照在姿势编码状态下设定的动作姿势进行动作，具体为：若肌电信号被分类为伸肌信号E时，则控制假手各手指按照设定动作的相反方向动作直至回到初始位置；若肌电信号被分类为无效肌电信号T，则假手各手指保持当前位置或与物体的接触力；若肌电信号被分类为屈肌信号F时，则控制假手各手指从初始的张开位置按照设定的动作姿势弯曲至与物体接触，当假手与物体接触后，若肌电信号被分类为屈肌信号F时，则假手加大与物体的接触力直至达到电机的最大输出力为止；当假手与物体接触后，若肌电信号被分类为伸肌信号E时，则假手减小与物体的接触力直至与物体脱离接触。