基于肌電的機(jī)械手控制方法研究.pdf

1、先天性肢體發(fā)育異常、車禍及惡性腫瘤等因素導(dǎo)致我國(guó)殘疾人口比例逐年呈上升趨勢(shì)，上肢殘疾人數(shù)量占其中很大一部分，肢體的殘疾給他們生活帶來(lái)了很多不便。表面肌電信號(hào)(sEMG)是人體運(yùn)動(dòng)單元在體表電位的總和，可以反映神經(jīng)和肌肉的功能狀態(tài)，以上肢sEMG為信號(hào)源實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的控制，能幫助殘疾人更好地回歸社會(huì)。
　　首先，本文搭建了上肢sEMG采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括信號(hào)采集電路、主控電路以及電源電路三部分。信號(hào)采集電路采集兩通道肌電信號(hào)，并將信

2、號(hào)放大、濾波以及電平抬升；主控電路以STM32單片機(jī)為主控制器，對(duì)采集的模擬肌電信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換，并將數(shù)字肌電信號(hào)通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電。
　　其次，分別采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳優(yōu)化的支持向量機(jī)兩種分類器進(jìn)行上翻、下翻、腕內(nèi)收、腕外展和休息五種動(dòng)作的識(shí)別。以兩通道肌電信號(hào)的絕對(duì)值均值之和平均值為閾值判斷動(dòng)作的活動(dòng)段，提取時(shí)域特征的積分肌電值、標(biāo)準(zhǔn)差，頻域特征的平均功率頻率、中值頻率形成8維特

3、征向量，輸入到兩種分類器分類預(yù)測(cè)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在分類準(zhǔn)確率和時(shí)間上都要優(yōu)于支持向量機(jī)，因此選取BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為機(jī)械手實(shí)時(shí)控制的分類器。
　　最后，搭建肌電信號(hào)訓(xùn)練平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的實(shí)時(shí)控制。以MATLAB與C?；旌暇幊谭绞酱罱‰娦盘?hào)訓(xùn)練平臺(tái)，通過(guò)與SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，當(dāng)訓(xùn)練者識(shí)別率穩(wěn)定并且平均識(shí)別率高于92％時(shí)，導(dǎo)出BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值。訓(xùn)練完成后，采集系統(tǒng)采集上肢兩通道sEMG，ST