delsys便攜式肌電信號(hào)采集及人體動(dòng)作識(shí)別設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)前端模擬電路采集人體手臂、腿上的表面肌電信號(hào)，并進(jìn)行一定的信號(hào)濾波，包括低通、高通，放大后通過美delsys肌電處理器的A/D實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而簡(jiǎn)單數(shù)字濾波、處理，繪制表面肌電圖(sEMG)以及通過特征提取、模式識(shí)別等方法，判別人體一分的簡(jiǎn)單動(dòng)作。

一、方案背景

肌電信號(hào)作為生物電信號(hào)的一種，是產(chǎn)生肌肉動(dòng)力的電信號(hào)根源，它是肌肉中很多運(yùn)動(dòng)單元的動(dòng)作電位在時(shí)間和空間上的疊加，很大程度上上反應(yīng)了神經(jīng)、肌肉的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。從獲取肌電信號(hào)的來源來看，一般有兩種，一種是通過針電插入肌肉獲取，即針式肌電信號(hào)，其優(yōu)點(diǎn)是干擾小，易辨識(shí)，但是會(huì)對(duì)人體成傷害;另外一種通過電片獲取人體皮膚表面的肌電信號(hào)，即表面肌電信號(hào)(sEMG)，這種方法簡(jiǎn)單，對(duì)人體也沒有傷害，常用。本設(shè)計(jì)中采集的是表面肌電信號(hào)。

表面肌電信號(hào)可以從人體很多位獲取，比如小腿、大腿、腰、后背、頸等，從不同位獲取的表面肌電信號(hào)攜帶著相應(yīng)位的運(yùn)動(dòng)和能信息。例如，腿上的肌電信號(hào)反應(yīng)腿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如行走、跑步、蹲下等。將表面肌電信號(hào)用于研究人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有著非常重要的價(jià)值。在療康復(fù)程中，表面肌電信號(hào)可以用于病人治療，在仿生學(xué)中，delsys表面肌電信號(hào)可以用于人假肢的研究。

二、方案整體設(shè)計(jì)　　

　　圖1 方案系統(tǒng)框圖

從上面設(shè)計(jì)框圖中可以看出，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由5個(gè)分組成，其中濾波與放大是電路設(shè)計(jì)的主要分，因?yàn)槿绻�采集不到表面肌電信�?hào)后面的作將無法進(jìn)行。信號(hào)轉(zhuǎn)換主要是做A/D轉(zhuǎn)換作，信號(hào)表示就是要繪制表面肌電圖。

三、方案硬件設(shè)計(jì)

　　圖2 系統(tǒng)硬件分設(shè)計(jì)框圖

硬件設(shè)計(jì)分，主要是四個(gè)模塊：模擬信號(hào)模塊，微處理器模塊，TFT顯示模塊和電源模塊，上圖已用不同顏色加以標(biāo)記。

四、軟件設(shè)計(jì)流程圖　　

　　圖3 軟件設(shè)計(jì)流程圖

五、方案實(shí)物圖　　

圖4 各模塊實(shí)物圖(包括傳感器、無線接收)

2017年5月25日由美delsys和世紀(jì)天鴻際集團(tuán)聯(lián)合主辦的delsys EMG經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)在上海交大隆重舉行。會(huì)議費(fèi)用免，有想報(bào)名的可掃描二維碼進(jìn)行提交報(bào)名。