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便携式肌电信号采集及人体动作识别设计方案

本文摘要:一、方案背景 肌电信号作为生物电信号的一种,是产生肌肉动力的电信号根源,它是肌肉中很多运动单元的动作电位在时间和空间上的变换,相当大程度上上反应了神经、肌肉的运动状态。从提供肌电信号的来源来看,一般有两种,一种是通过针电极放入肌肉提供,即针式肌电信号,其优点是阻碍小,不易识别,但是不会对人体导致损害;另外一种通过电极片提供人体皮肤表面的肌电信号,即表面肌电信号(sEMG),这种方法比较简单,对人体也没损害,较为常用。本设计中收集的是表面肌电信号。

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一、方案背景  肌电信号作为生物电信号的一种,是产生肌肉动力的电信号根源,它是肌肉中很多运动单元的动作电位在时间和空间上的变换,相当大程度上上反应了神经、肌肉的运动状态。从提供肌电信号的来源来看,一般有两种,一种是通过针电极放入肌肉提供,即针式肌电信号,其优点是阻碍小,不易识别,但是不会对人体导致损害;另外一种通过电极片提供人体皮肤表面的肌电信号,即表面肌电信号(sEMG),这种方法比较简单,对人体也没损害,较为常用。本设计中收集的是表面肌电信号。

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  表面肌电信号可以从人体很多部位提供,比如小腿、大腿、腰、后背、颈部等,从有所不同部位提供的表面肌电信号装载着适当部位的运动和功能信息。例如,腿上的肌电信号反应腿部的运动状态,如行驶、跑步、站立等。将表面肌电信号用作研究人体运动状态具有十分最重要的价值。在医疗康复工程中,表面肌电信号可以用作病人化疗,在仿生学中,表面肌电信号可以用作人工假肢的研究。

  二、方案整体设计  从上面设计框图中可以显现出,系统设计主要由5个部分构成,其中滤波与缩放是电路设计的主要部分,因为如果收集将近表面肌电信号后面的工作将无法展开。信号切换主要是做到A/D切换工作,信号回应就是要绘制表面肌电图。

  三、方案硬件设计  硬件设计部分,主要是四个模块:模拟信号模块,微处理器模块,TFT表明模块和电源模块,右图已用有所不同颜色加以标记。


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