基于肌電信號控制遙控器的系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號處理，尤其涉及一種基于肌電信號控制遙控器的系統及方法。
【背景技術】
[0002] 表面肌電信號SEMG (Surface-Electromyography)表征了一定區域內肌肉活動的 原始信息，通過對人身體不同部位的肌電信號檢測，可對關節的伸屈狀態和肌肉運動進行 綜合的反應。根據采集方式的不同，肌電檢測電極可分為表面電極和針形電極。其中，所 述針形電極雖可以采集較深層的肌電信號，但其對人體有創傷，大大制約了其在實際中的 應用；所述表貼電極得以廣泛使用，雖對人體無創，但也引入了各種噪聲，例如運動偽跡噪 聲、工頻噪聲等，且使用表貼電極采集表面肌電信號需要克服還有表面肌電信號微弱易被 干擾、直接識別度較低等問題。因此，檢測出的肌電信號需要很大程度上依靠信號處理及信 號分析的方法，提取識別出的信號，進行不同肢體的運動狀態的識別。近年來，國內外在肌 電研究上均有多項進展，例如：使用肌電信號控制機器手、基于肌電信號的假肢控制、基于 肌電信號的手勢識別等，大都采用信號處理的方法對SEMG進行特征提取，并最終完成模式 識別，并控制機器設備。
【發明內容】
[0003] 本發明解決的技術問題在于提供一種基于肌電信號控制遙控器的系統及方法，通 過手臂采集電極，檢測出手腕活動的肌電信號，再經過信號處理、計算以及判斷，對多種手 腕姿勢進行信號處理和識別，以此對基本的日常家用電器進行簡單控制。
[0004] 為了解決以上技術問題，本發明提供了一種基于肌電信號控制遙控器的系統，包 括肌電信號采集模塊、信號處理模塊、信號計算模塊、信號判斷模塊、信號輸出模塊，以及控 制以上各模塊的控制模塊；
[0005] 所述肌電信號采集模塊包括表貼電極，所述表貼電極用于采集肌電信號；
[0006] 所述信號處理模塊，用于對所述肌電信號進行預處理；
[0007] 所述信號計算模塊，用于根據預處理的肌電信號計算積分肌電值；
[0008] 所述信號判斷模塊，將獲得的積分肌電值與預先設置的門限值進行對比，得到肌 電信號輸出命令；
[0009] 所述信號輸出模塊，用于根據肌電信號輸出命令進行遙控器輸出設置。
[0010] 優選的，所述表貼電極具有前置放大器，所述表貼電極放置在前臂肌肉的橈側腕 屈肌、尺側腕屈肌肉、拇長屈肌、指深屈肌以及指伸肌的位置處。
[0011] 優選的，所述表貼電極的相互間距為20mm，并采用屏蔽線輸出至信號處理模塊。
[0012] 優選的，所述信號處理模塊包括有源帶通濾波器和工頻陷波器，其中，所述有源帶 通濾波器的通帶頻率為20Hz-500Hz，所述工頻陷波器基于LMS算法設置。
[0013] 優選的，所述積分肌電值的求取公式為：
【主權項】
1. 一種基于肌電信號控制遙控器的系統，其特征在于，包括肌電信號采集模塊、信號處 理模塊、信號計算模塊、信號判斷模塊、信號輸出模塊，以及控制以上各模塊的控制模塊； 所述肌電信號采集模塊包括表貼電極，所述表貼電極用于采集肌電信號； 所述信號處理模塊，用于對所述肌電信號進行預處理； 所述信號計算模塊，用于根據預處理的肌電信號計算積分肌電值； 所述信號判斷模塊，將獲得的積分肌電值與預先設置的門限值進行對比，得到肌電信 號輸出命令； 所述信號輸出模塊，用于根據肌電信號輸出命令進行遙控器輸出設置。
2. 根據權利要求1所述基于肌電信號控制遙控器的系統，其特征在于：所述表貼電極 具有前置放大器，所述表貼電極放置在前臂肌肉的橈側腕屈肌、尺側腕屈肌肉、拇長屈肌、 指深屈肌以及指伸肌的位置處。
3. 根據權利要求2所述基于肌電信號控制遙控器的系統，其特征在于：所述表貼電極 的相互間距為20mm，并采用屏蔽線輸出至信號處理模塊。
4. 根據權利要求1所述基于肌電信號控制遙控器的系統，其特征在于：所述信號 處理模塊包括有源帶通濾波器和工頻陷波器，其中，所述有源帶通濾波器的通帶頻率為 20Ηζ-500Ηζ，所述工頻陷波器基于LMS算法設置。
5. 根據權利要求1所述基于肌電信號控制遙控器的系統，其特征在于：所述積分肌電 值的求取公式為：
+其中，N是積分肌電值的數據長度，而Xi為將 整個數據分成N份后的每一小部分。
6. -種基于肌電信號控制遙控器的方法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 采集前臂肌肉處的肌電信號； 52、 對所采集的肌電信號進行過濾處理； 53、 根據已過濾處理的肌電信號計算積分肌電值； 54、 將獲得的積分肌電值與預先設置的門限值進行對比，得到肌電信號輸出命令； 55、 根據肌電信號輸出命令進行遙控器輸出設置。
7. 根據權利要求6所述基于肌電信號控制遙控器的方法，其特征在于，在步驟Sl中，采 用具有前置放大功能的表貼電極放置在前臂肌肉的五處不同位置，分別是橈側腕屈肌、尺 側腕屈肌肉、拇長屈肌、指深屈肌以及指伸肌的位置處。
8. 根據權利要求6所述基于肌電信號控制遙控器的方法，其特征在于，在步驟S2中，采 用有源帶通濾波器和工頻陷波器對所采集的肌電信號進行過濾處理，其中，所述有源帶通 濾波器的通帶頻率為20Hz-500Hz，所述工頻陷波器基于LMS算法設置。
9. 根據權利要求6所述基于肌電信號控制遙控器的方法，其特征在于，在步驟S3中，
所述積分肌電值的求取公式為： 其中，N是積分肌電值的數據長 J 度，而Xi為將整個數據分成N份后的每一小部分。
10. 根據權利要求6所述基于肌電信號控制遙控器的方法，其特征在于，在步驟S4中， 得到肌電信號輸出命令為完成對動作的二進制碼識別。
【專利摘要】本發明提供了一種基于肌電信號控制遙控器的系統及方法。所述方法包括：S1、采集前臂肌肉處的肌電信號；S2、對所采集的肌電信號進行過濾處理；S3、根據已過濾處理的肌電信號計算積分肌電值；S4、將獲得的積分肌電值與預先設置的門限值進行對比，得到肌電信號輸出命令；S5、根據肌電信號輸出命令進行遙控器輸出設置。本發明通過手臂采集電極，檢測出手腕活動的肌電信號，再經過信號處理、計算以及判斷，對多種手腕姿勢進行信號處理和識別，以此對基本的日常家用電器進行簡單控制。
【IPC分類】A61B5-0488
【公開號】CN104665828
【申請號】CN201310616959
【發明人】湯烈, 樊建平, 張金勇, 蔡錦和, 王磊
【申請人】中國科學院深圳先進技術研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月27日