基于表面肌电信号的手部动作识别与交互

发布时间：2021-09-17 03:00

　　在人类的日常生活和工作中,双手起着至关重要的作用。疾病或意外事故导致手部残疾患者的数量与日俱增,患者的生活品质受到严重影响。随着社会和医疗的发展,人们对生活质量的要求日益提高,进而对康复的效果要求更加精准和追求完美。为了提高手部残疾患者的自理能力,智能假手等医疗辅助产品逐渐成为研究热点,并在一定程度上改善了残疾患者的日常生活。手部运动意图的精准识别是智能假手的关键技术之一,因此提高手部动作识别的准确性和可靠性具有重要研究价值。本文以手部运动作为研究对象,基于表面肌电信号对手部动作识别进行深入探索,并以仿真假手作为控制对象进行实时人机交互控制实验。研究成果期望能够改善康复装备的智能水平,帮助残疾人提高生活自主能力,促进社会和谐发展。本文的主要研究内容和贡献如下:（1）针对表面肌电信号的复杂低频噪声问题,本文采用三阶巴特沃斯高通滤波器处理表面肌电信号,去除表面肌电信号中20Hz以下的低频噪声,保留表面肌电信号中的有效信息。从而使表面肌电信号的信噪比提升14.2%,达到12.71dB,去噪效果明显。（2）针对表面肌电信号的特征提取问题,提出了一种基于主成分分析的改进频谱图（spectrum ... 

【文章来源】：河北大学河北省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

肌电信号的产生机理示意图

Myo手环

河北大学硕士学位论文12定，并且通过蓝牙，把Myo手环采集的sEMG实时传输到计算机中。由于Myo手环是非侵入式的采集设备，并且采用干电极来测量sEMG，相比于一次性的氯化银凝胶电极贴片，受试者可以在简单的皮肤清洁后，轻松的穿戴和摘下Myo手环，sEMG的采集实验环节变得更加简洁。在使用Myo手环前，用户首先需要使用自带软件进行校准，这个操作可以在一定程度上降低每个用户的肌肉、脂肪和皮肤的不同比例对sEMG的影响，保证Myo手环具有最佳的精度。虽然Myo手环的使用方法非常简单，但是由于干电极的原因，受试者的皮肤与干电极之间不能全程保证非常良好的接触。与使用一次性的氯化银凝胶电极采集的sEMG相比，Myo手环采集的sEMG的抗干扰性和鲁棒性有所下降，但是仍然能够满足手部动作识别实验的要求。2.3.2表面肌电信号的采集实验环节由于sEMG是一种微弱的生物电信号，为了尽量减少信号干扰，在sEMG的采集实验的准备阶段，首先需要减小实验环境中的干扰信号，关闭不需要的用电设备，减小外部设备在使用交流电时对sEMG产生的工频干扰，提高采集的sEMG数据的信噪比[42]。在sEMG的采集实验前，首先需要剔除受试者采集部位的皮肤汗毛，然后使用酒精棉擦拭皮肤表面，去除有影响的油脂和死皮，保证受试者皮肤与干电极之间的良好接触。为了确保采集的sEMG数据的纯净度，获取肌肉活动的有效信息。受试者在佩戴Myo手环时，保持Myo手环的指示灯朝向手背居中的位置，沿着肌肉纤维的走向，朝手臂上方滑动，直到Myo手环与手臂贴紧为止，并且确保受试者的手臂肌肉处于放松状态。佩戴Myo手环的方法如图2-3所示。图2-3Myo手环佩戴示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]下肢外骨骼机器人交互控制方法及肌电感知应用综述[J]. 穆彤,刘世锋.  天水师范学院学报. 2020(05)



本文编号：3397827