[发明专利]一种多通道无线表面肌电信号采集装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及人机交互中表面肌电信号采集技术领域，具体涉及一种多通道无线表面肌电信号采集装置及系统。

背景技术

目前，基于SEMG(Surface ElectroMyoGraphy，表面肌电信号)信号的人机交互系统通过肌电传感器在相应肌群上采集到的表面肌电信号对不同手势动作进行识别，由于识别结果不但能反映关节的伸屈状态和强度，还能实时反映手势完成过程中手的形状、位置、朝向和运动信息，在手势识别方面具有独特的优势，因此被应用在多种计算机接口控制，如假肢、消费电子和视频游戏控制等领域中。

在可用于手势输入的表面肌电信号采集系统中，由于所述系统作为人机交互输入的接口，需要体现人机交互的便携性和自然性，要求肌电传感器不能受采集环境的限制，要具有可穿戴、低功耗和体积小等特点；此外，由于表面肌电信号的幅值比较小，一般为几十微伏至几百微伏，这样在对基于表面肌电信号的手势动作进行识别并用识别结果控制外围设备时，就要求采用高精度低噪声的肌电传感器来获取高信噪比的表面肌电信号。

为了提高基于表面肌电信号的手势动作的识别效果，多采用多通道SEMG采集技术。使用的肌电传感器大多为商业公司生产，不是专为人机交互所设计，通常为有线设备，如Delsys表面肌电测试分析系统和Bagnoli有线型表面肌电采集系统。这些有线设备保证了采集信号的质量，适合所有研究的实验室使用。

但是，有线表面肌电采集这种方式在人机交互的实现上具有不便利性，主要表现在：

(1)在采集表面肌电信号时，受试者的膀臂上要绑上很多带有长线的电极，这不仅使采集设备显得臃肿不便于穿戴，而且在其他部位肌群辅助手势动作识别输入需要大幅度动作时，有线连接使受试者不便于大幅度动作的手势输入；

(2)易产生工频干扰：因为表面肌电信号十分微弱，但在很多情况下，市电供电以及电脑显示处理表面肌电信号的实验室环境中，人体的电位与采集用电脑接地的电位可能存在着相当大的工频(国内为50Hz)电压差，所以通常采用工频陷波器抑制工频干扰。然而表面肌电信号的有效频率范围为20Hz～1000Hz，包含50Hz成分，因此采用陷波器并不是最理想的方案，它使有线表面肌电采集系统在去除工频干扰的同时也去除了有效的50Hz表面肌电信号成分。

针对有线表面肌电采集存在的问题，相关公司和研究机构推出无线肌电采集系统，其设计的主要思想是提供可移动性。如Delsys公司生产的Myomonitor IV无线表面肌电信号采集系统，该系统既可用无线传输的方式也可以用SD卡作数据存储器的方式进行表面肌电信号的采集、预处理和存储，适合于移动环境下的手势输入动作。然而，这种方式虽实现了表面肌电信号采集电极和信号处理存储部分与PC机之间的无线传输技术，但该设备的采集电极、信号处理及存储功能模块之间是有线连接，在某些时候仍存在不便于穿戴和不便于大幅度手势动作输入的问题。目前还有一种无线表面肌电信号传感器是将采集部分、模数转换部分、微控制器部分和发射部分都集成在一起，在接收到接收端的同步信号后将经过模数转换的表面肌电信号通过无线传输的方式发送数字信号。这种集成方式势会增加传感器的体积，有时不能满足微型化的要求；并且采用数字信号传输的时候需要考虑信号同步发射的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种多通道无线表面肌电信号采集装置及系统，具有微型化、高精度低噪声、低功耗及可穿戴易便携的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种多通道无线表面肌电信号发射装置，所述装置包括：

信号采集模块，用于采集表面肌电信号；

调制发射模块，用于对所述信号采集模块采集到的所述表面肌电信号进行调制，将调制后的所述表面肌电信号通过无线传输的方式进行发射；所述表面肌电信号为模拟信号。

进一步地，所述调制发射模块具体包括：

调频单元，用于根据所述表面肌电信号的质量和接收频率的要求，对所述表面肌电信号的频率进行调制；

稳压单元，用于为所述调频单元提供稳定电压，以使所述表面肌电信号调频发射的频率稳定；

发射单元，用于将所述调频单元调制后的所述表面肌电信号，以无线传输的方式进行发送。

进一步地，所述信号采集模块具体包括：

采集单元，用于采集表面肌电信号；