基于上肢运动信息的接口技术研究

发布时间：2017-08-30 02:44

  本文关键词：基于上肢运动信息的接口技术研究

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【摘要】：近年来,人机接口技术在全球范围内的研究进入了高速发展时期,由最初的医疗康复领域逐渐的扩展到工程仿生,虚拟现实等多领域。国内外的人机接口技术研究小组对人体信息的选取,信号的采集处理以及方案的设计可以说特征各异。人机接口技术发展的目的是为了更方便的实现人与机器之间的沟通,从而使得机器能够代替人完成相应的工作。而经过千万年的演化,上肢成为了人体最灵活的部分,人的动作意图可以通过上肢运动信息得到展示,基于此,本论文进行了对上肢运动信息的采集,分析以及与计算机的连接。首先,本论文介绍了上肢运动信息的表征信息：表面肌电信号和加速度信号,同时对接口系统的构成作了简要的分析。设计了基于ATmega8的嵌入式人机接口系统。系统的整体结构主要由四部分部分组成：肌电传感器电路,加速度传感器电路,ATmega8信号转换传输模块,计算机分类处理模块。接着,重点阐述了接口系统的硬件电路和软件架构,其中硬件部分的肌电采集电路包含了分级放大电路、滤波电路、电平转换电路的设计,基于加速度传感器ADXL345的电路采集加速度信息。软件部分对上位机与下位机的软件流程进行了详细说明,同时对数据分析中用到的重点算法SVM分类法进行了阐述。运用SVM算法,对肌电信号和加速度信息进行离线分析,包含了数据降维,参数寻优训练建模,以及最后的分类测试,测试结果显示离线数据的分类准确率能够达到比较好的效果,最后,将SVM分类法移植到上位机软件中,进行在线的动作识别,实验结果与离线测试得到的结论相一致。
【关键词】：人机接口 上肢运动信息 加速度 表面肌电 SVM
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景及选题意义7-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 论文研究内容及意义11-12
• 1.4 论文组织结构12-13
• 第二章 上肢运动信息以及接口概述13-21
• 2.1 表面肌电信号概述13-16
• 2.1.1 表面肌电信号产生的机理13-14
• 2.1.2 肌电信号的测量方式14-16
• 2.2 加速度传感器16-18
• 2.2.1 加速度传感器的分类16-17
• 2.2.2 加速度传感器的应用17-18
• 2.3 接口系统构成18-21
• 第三章 系统平台硬件架构21-30
• 3.1 接口系统的整体方案介绍21-22
• 3.2 肌电信号放大模块设计22-26
• 3.2.1 分级放大电路22-24
• 3.2.2 滤波电路24-25
• 3.2.3 电平转换电路25-26
• 3.3 加速度信号采集模块26-28
• 3.4 BC04-B蓝牙传输模块28-30
• 第四章 系统平台软件架构30-39
• 4.1 下位机软件30-32
• 4.1.1 下位机软件环境30
• 4.1.2 下位机软件流程30-32
• 4.2 上位机软件32-33
• 4.3 SVM分类器33-39
• 4.3.1 SVM分类原理34-36
• 4.3.2 SVM多分类方法36-39
• 第五章 数据分析以及实验验证39-48
• 5.1 数据降维39-41
• 5.2 参数寻优41-44
• 5.3 SVM建模及分类实验44-46
• 5.4 实验的在线实现46-48
• 第六章 总结与展望48-50
• 6.1 本论文工作总结48
• 6.2 下一步工作展望48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53
• 作者简介53

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本文编号：756854