[发明专利]面向外骨骼机器人的下肢肌音信号处理系统及方法

权利要求书

1.一种基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征在于，包括：两个分别用于左、右腿的肌音信号采集子系统和通过无线方式与之相连的便携式数字处理子系统，其中：肌音信号采集子系统输出肌音数字信号至便携式数字处理子系统，数字处理子系统从中提取得到人体下肢动作判别结果；

所述的便携式数字处理子系统包括：肌音信号接收电路、外骨骼通信电路、主控处理器和数据存储模块，其中：主控处理器分别与肌音信号接收模块及外骨骼通信模块相连，主控处理器对接收到的多路肌音信号分别进行数字信号处理，识别出人体动作意图数据，并将其进行数字编码后存储在数据存储模块，主控处理器通过外骨骼通信电路与外骨骼机器人控制系统相连，将数据存储模块存储的人体下肢关节的人体动作意图数据发送给外骨骼机器人控制系统；

所述的肌音信号采集子系统包括：多个肌音信号采集模块、A/D转换电路、微控制单元及肌音信号发送电路，其中：肌音信号采集模块与微控制单元分别佩带在人体下肢并采集人体左、右下肢模拟肌音信号，A/D转换电路将模拟肌音信号转换成肌音数字信号送入微控制单元，微控制单元将肌音数字信号通过肌音信号发送电路传递至便携式数字处理子系统。

2.根据权利要求1所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的肌音信号采集模块包括：肌音信号传感器、放大调理电路和低通滤波电路，其中：肌音信号传感器放置在人体大腿的阔筋膜张肌、股内侧肌、长收肌和/或半腱肌的表皮处以采集采集模拟肌音信号，放大调理电路对模拟肌音信号放大，并输出至低通滤波电路滤去高频部分。

3.根据权利要求1所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的A/D转换电路包括：多选一模拟开关电路和A/D转换器，其中：多选一模拟开关电路的输入端和输出端分别与多个肌音信号采集模块及A/D转换器相连，所述的肌音信号采集模块输出的模拟肌音信号经过多选一模拟开关电路选通后送入A/D转换器进行模数转换。

4.根据权利要求1所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的微控制单元包括：微处理器、外围SPI接口电路、串行通信UART、看门狗电路、电源管理电路和可充电电源，其中：外围SPI接口电路、串行通信UART、看门狗电路分别与微处理器相连，电源管理电路与可充电电源相连，并为所述的微处理器、肌音信号采集模块、A/D转换电路、肌音信号发送电路分别提供相匹配的电源，微处理器与A/D转换电路相连传输经模数转换、算术平均值滤波处理的肌音信号信息。

5.根据权利要求1所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的肌音信号发送电路和肌音信号接收电路均包括：数字无线处理电路、数控振荡电路、射频收发开关切换电路、蓝牙收发器和基带信号处理器，其中：数控振荡电路和射频收发开关切换电路与数字无线处理电路相连，蓝牙收发器与基带信号处理器相通讯，基带信号处理器与数字无线处理电路相连，此外，肌音信号发送电路和肌音信号接收电路中的基带信号处理器与各自对应的微控制单元或主控处理器相连。

6.根据权利要求1所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的外骨骼通信电路包括：分别与主控处理器相连的无线通信电路和CAN总线通信接口电路，其中：

所述的无线通信电路包括：数字无线处理电路、数控振荡电路、射频收发开关切换电路、蓝牙收发器和基带信号处理器，其中：数控振荡电路和射频收发开关切换电路与数字无线处理电路相连，蓝牙收发器与基带信号处理器相通讯，基带信号处理器与数字无线处理电路相连，基带信号处理器与主控处理器相连；

所述的CAN总线通信接口电路包括：CAN控制器和CAN总线收发器。

7.根据权利要求6所述的基于肌音信号的人体下肢运动识别系统，其特征是，所述的CAN控制器包括：CAN总线通信接口电路、串口收发器、CAN总线光电隔离电路，其中：串口收发器、CAN总线光电隔离电路分别与CAN总线通信接口电路相连，CAN总线通信接口电路通过串口收发器与所述的主控处理器相连，CAN总线光电隔离电路与CAN总线收发器相连。