[实用新型]表面肌电信号数据采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集系统，尤其是涉及一种表面肌电信号数据采集系统。

背景技术

近年来，表面肌电信号的处理识别技术日趋成熟。目前，肌电信号应用较多的是功能电刺激，利用表面肌电信号来产生所需要的电刺激或反馈调节作用，己经成功地应用于瘫痪病人步态的恢复。例如，Thomas等人利用肌电信号研究瘫痪病人的步态，有效地对病人实施康复治疗。肌电信号在功能电刺激方面的成功应用也为其在假肢中的应用莫定了基础，说明肌电信号有足够的信息可以作为新型智能假肢的输入信号，实现了假肢发展史上的重大飞跃。

肌电信号不仅是表面电极所触及的多个运动单元动作电位在时空上的叠加，而且还包括各种噪音信号，在形态上具有很强的随机性，其分析主要包括传统的线性时域和频域分析方法，时一频联合分析、神经网络模型和模糊算法等特殊分析方法，以及尚处于探索阶段的混沌分形、复杂度等非线性分析方法。

目前，国内关于表面肌电信号的处理方面，大部分高校和研究院所主要致力于上肢的研究与开发。例如，清华大学研制的肌电假手使前臂截肢者可以像健康人那样由大脑发出的运动指令直接控制假手的动作，其运动直接、自然，仿生性能好。而在下肢假肢的肌电控制方面，清华大学采用肌电信号作为信息来源，通过对实测肌电信号的分析处理，来实现对路况(平地、上下坡、上下楼梯)的识别。以上方法各有优缺点，而且侧重点也不同。

在表面肌电信号数据采集仪器的设计和开发中，目前常用的是通过ISA或是PCI等内置式接口实现PC机与外围系统间的通信。现有的数据采集卡一般都是通过系统总线也就是I/O通道总线或微型计算机总线和上位机PC系统插槽上的各扩充板卡相连，内置于PC机内。系统总线一般有以下几种标准：PCI，ISA和EISA等，其数据地址不同，以适应不同的应用系统。虽然他们的传输速度比较快，分别为132Mb/s，16Mb/s和32Mb/s，但由于PC接口资源有限且需要对接口卡的硬件资源（I/O地址，内存，中断，DMA）进行合理的配置，以避免资源冲突。常会出现一块或多块插卡因无法合理配置而不能正常工作的情况，严重时可导致系统崩溃；实际上，这是一项相当艰巨的任务，即使一些专业人士，有时也很难一次配置成功。对其他人士来说，难度就更大了。另外：

（1）内置式插卡容易受到PC机箱内高频信号干扰的影响，从而降低系统的采样精度和稳定性；

（2）计算机主板上的插槽个数是有限的，仪器电路插卡的安装必须断电，打开机箱操作，很不方便；

（3）接口插卡的质量高低、兼容性和标准性的程度以及驱动软件的可靠性直接影响计算机的寿命和系统的稳定性；

（4）像笔记本之类的小体积PC很难用接口插卡进行扩展；

（5）接口卡设备驱动程序的安装、调试甚至正常运行的过程仍需要各种技术支持。

这些弱点使得他们的应用受到了很大的限制，现在的UART串行口虽然支持外插，但因其速度太慢，远不能适应现今高速设备的发展需求。对于一些特殊场合，经常使用便携式的采集设备，将采集到的数据存储在设备中，带回室内再将它送给计算机进行分析处理；或是开发专门的利用笔记本电脑实现的采集器。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种表面肌电信号数据采集系统。

一种表面肌电信号数据采集系统，所述系统包括信号采集发送部分和信号接收部分，所述信号采集发送部分包括顺次相连的肌电传感器、单片机以及蓝牙发射器，所述肌电传感器与单片机之间通过放大滤波电路相连通，所述单片机内设有A/D转换器；所述信号接收部分包括蓝牙接收器以及上位机，所述蓝牙接收器与上位机相连。

作为优选，所述信号采集发送部分还包括九轴陀螺仪，所述九轴陀螺仪与单片机相连。

作为优选，所述蓝牙接收器包括若干个接收端，各个接收端分别与上位机相连。

作为优选，所述肌电传感器、九轴陀螺仪分别与A/D转换器相连。

本实用新型具有以下优点：采样率和分辨率足够检测并记录到清晰的肌肉电信号；检测精度在2D下可实现高精度事件探测，快速模式识别，支持高精度类人机交互系统，如义肢；操作角度达到对用户姿态限制小、操作自由灵活；操作距离可以满足一般室内需求；响应时间需要达到30ms以内；反应灵敏，同步性好，无延迟感，具有独创的防抖功能，操作体验自然流畅；能精确检测并自动屏蔽干扰信号如外界电信号，工频干扰等，抗噪性能稳定。