專利名稱：握速可控式的智能肌電假手控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種假手，特別涉及一種握速可控式的智能肌電假手控制電路。
背景技術(shù)：
肌電信號(Electromyogram, EMG)就是肌肉運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的生理電信號。表面肌電信號(Surface Electromyogram, SEMG)是指在皮膚表面采集到的肌電信號,是人體淺層肌肉和神經(jīng)運(yùn)動的綜合結(jié)果。其主要特點(diǎn)有一是信號幅度小。通常在幾十微伏。二是信號頻率位于低頻范圍(10Hz-500Hz)。雖然肌電信號的幅度很小，但是它包含的豐富的信息，這 些信息包括人手發(fā)出的動作模式、動作速度大小等。通過本領(lǐng)域?qū)＜叶嗄甑难芯勘砻?，肌電信號是?dāng)前最理想的假手控制信息源。目前，國產(chǎn)肌電信號假手，大多數(shù)存在假手的張握速度不可控制的缺點(diǎn)。具體表現(xiàn)為，當(dāng)別人拋一個(gè)物體給假手使用者時(shí)，假手不能根據(jù)使用者的需求來快速握攏抓住物體；相反，假肢穿戴者要抓一個(gè)軟的容易抓壞的物體(雞蛋、饅頭)時(shí)，假手不能按照使用者的意愿，慢慢握攏抓起物體。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對現(xiàn)在假手無法按患者的意愿控制速度的問題，提出了一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強(qiáng)弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，包括電極電路、放大電路和控制驅(qū)動電路，電極信號首先經(jīng)過依次由高輸入阻抗緩沖放大器、差分放大器、第一放大器、50Hz陷波器和第二緩沖放大器組成的電極電路，得到初步的肌電信號；肌電信號再次進(jìn)入依次由低通濾波器、第二放大器、絕對值電路、積分電路、第三放大器和第三緩沖放大器組成的放大電路，得到與肌肉生物電信號平均值呈線性關(guān)系的直流電信號；放大電路輸出的直流電信號送控制驅(qū)動電路輸出控制假手的張握速度。所述控制驅(qū)動電路包括A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、狀態(tài)顯示單元、驅(qū)動電路、直流微電機(jī)、電源電路及電源檢測保護(hù)電路，放大電路輸出的直流電信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號輸出到單片機(jī)，單片機(jī)處理信號后送驅(qū)動電路對驅(qū)動假手的直流微電機(jī)進(jìn)行控制，電源電路為各個(gè)單元提供所需電源，電源檢測保護(hù)電路包括電壓和電流檢測電路，對單片機(jī)電源進(jìn)行檢測，單片機(jī)輸出信號到狀態(tài)顯示單元顯示假手的張握狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型握速可控式的智能肌電假手控制電路，實(shí)現(xiàn)假手握速的比例調(diào)節(jié)，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強(qiáng)弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便，提高了假手的可控性。

圖I是本實(shí)用新型握速可控式的智能肌電假手控制電路中電極電路原理框圖；[0009]圖2是本實(shí)用新型握速可控式的智能肌電假手控制電路中信號放大電路原理框圖；圖3是本實(shí)用新型握速可控式的智能肌電假手控制電路中控制、驅(qū)動及電源電路原理框圖。
具體實(shí)施方式
良好的肌電信號的引入是肌電控制假手的首要前提，如圖I所示為電極部分的原理框圖。高輸入阻抗緩沖放大器I的作用是減小由電極引人的高阻抗肌肉生物電信號的衰減。差分放大器具有高共模抑制比，對來自高輸入阻抗緩沖放大器輸出的差分信號進(jìn)行放大得到單端輸出信號。放大器I為可調(diào)增益放大器用于肌肉生物電信號放大量調(diào)整。50HZ 陷波器用于抑制工頻干擾信號。50Hz陷波器及后級電路之間設(shè)置緩沖放大器2減小彼此間影響。經(jīng)過此環(huán)節(jié)，肌電信號得到初步的放大和處理。經(jīng)過上述的放大遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要對肌電信號進(jìn)行進(jìn)一步的放大和處理。如圖2所示信號放大部分電路原理框圖，信號放大電路對來自電極電路放大處理后的肌肉生物電信號進(jìn)行低通濾波，濾去雜散高頻信號。放大器2對經(jīng)低通濾波后的肌肉生物電信號進(jìn)行放大。絕對值電路對放大器2輸出的信號進(jìn)行雙向整流。積分電路對雙向整流后肌肉生物電信號進(jìn)行積分得到與肌肉生物電信號平均值對應(yīng)的直流電信號。放大器3對積分電路輸出的直流電信號進(jìn)行放大。緩沖放大器3接受放大器3輸出信號及調(diào)零信號，在電極肌肉生物電信號為0時(shí)，緩沖放大器3輸出為0，當(dāng)電極有肌肉生物電信號時(shí)，緩沖放大器3輸出與肌肉生物電信號平均值呈線性關(guān)系的直流電信號。肌電信號經(jīng)過兩步的放大處理，達(dá)到了控制的要求，可以輸入單片機(jī)種輸出用來驅(qū)動假手的工作的信號。圖3所示的結(jié)構(gòu)框圖，A/D轉(zhuǎn)換電路接受來自信號放大電路握緊、松弛的電信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后至單片機(jī)，單片機(jī)對信號進(jìn)行數(shù)字濾波、閾值判別、等值判別、差值判別等，獲取握緊或松弛驅(qū)動值，該驅(qū)動值經(jīng)計(jì)算得到與其對應(yīng)的PWM及F/R值，PWM及F/R值通過單片機(jī)中的控制單元及輸出單元以脈沖及電位形式輸出，來控制假手的張握速度，使用者所產(chǎn)生的肌電信號的強(qiáng)弱直接影響著對應(yīng)得PWM輸出，從而控制了假手的速度。電機(jī)驅(qū)動電路接受單片機(jī)的輸出的脈沖及電位信號輸出相應(yīng)直流電壓驅(qū)動直流微電機(jī)。直流微電機(jī)通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)使機(jī)械手指握緊或松弛。直流微電機(jī)的電流通過電流檢測電路送單片機(jī)，在機(jī)械手指握緊過載或握緊、松弛超限時(shí)，單片機(jī)將關(guān)閉PWM及F/R輸出。過載、握緊、松弛狀態(tài)由對應(yīng)LED進(jìn)行顯示。電池電壓檢測部分對電池電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)電池電壓低于規(guī)定值時(shí)，單片機(jī)將關(guān)閉PWM及F/R輸出。電源電路對各電路部分提供所需電源。
權(quán)利要求1.一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，其特征在于，包括電極電路、放大電路和控制驅(qū)動電路，電極信號首先經(jīng)過依次由高輸入阻抗緩沖放大器、差分放大器、第一放大器、50Hz陷波器和第二緩沖放大器組成的電極電路，得到初步的肌電信號；肌電信號再次進(jìn)入依次由低通濾波器、第二放大器、絕對值電路、積分電路、第三放大器和第三緩沖放大器組成的放大電路，得到與肌肉生物電信號平均值呈線性關(guān)系的直流電信號；放大電路輸出的直流電信號送控制驅(qū)動電路輸出控制假手的張握速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述握速可控式的智能肌電假手控制電路，其特征在于，所述控制驅(qū)動電路包括A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、狀態(tài)顯示單元、驅(qū)動電路、直流微電機(jī)、電源電路及電源檢測保護(hù)電路，放大電路輸出的直流電信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號輸出到單片機(jī)，單片機(jī)處理信號后送驅(qū)動電路對驅(qū)動假手的直流微電機(jī)進(jìn)行控制，電源電路為各個(gè)單元提供所需電源，電源檢測保護(hù)電路包括電壓和電流檢測電路，對單片機(jī)電源進(jìn)行檢測，單片機(jī)輸出信號到狀態(tài)顯示單元顯示假手的張握狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種握速可控式的智能肌電假手控制電路，通過電極電路將電極引人的高阻抗肌肉生物電信號進(jìn)行初步放大和處理后，送入放大電路進(jìn)一步放大后送控制驅(qū)動電路，由單片機(jī)輸出控制信號到驅(qū)動電路對假手的直流微電機(jī)進(jìn)行控制。實(shí)現(xiàn)假手握速的比例調(diào)節(jié)，患者可以根據(jù)自己的意愿來通過改變肌電信號的強(qiáng)弱來改變假手的握速，給假手使用者帶來了極大方便，提高了假手的可控性。
文檔編號A61F2/72GK202365968SQ20112049019
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者何榮榮, 喻洪流, 官龍 申請人:上海理工大學(xué)