[发明专利]用肌电信号识别人体行走步态周期的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及测量人体肢体运动的方法，具体地说是用肌电信号识别人体行走步态周期的方法。

背景技术

经过文献检索发现，目前国内外对于步态周期的识别主要采用视频检测技术。CN101477618视频中行人步态周期自动提取方法，公开了通过一种利用频率域分析的理论，对视频中行人目标的步态周期特征进行自动提取的方法，但是在假肢、助行器和康复训练评价等领域中通过这些方法获得步态周期信息使得设备的价格太高，并且计算量较大。何乐生等人于2006年在《数据采集与处理》杂志上发表的论文《一种基于肌电信号的动作起始时刻识别方法》，文中介绍到通过自组织人工神经网络来对动作起始时刻进行识别，该方法较为复杂，并且存在对非特定动作的误判断问题。

现有技术对人体行走步态周期进行分析研究，是通过人体运动信号作为信息源。但是，由于人体运动信号的信号传感器存在易磨损的问题，长时间使用会影响识别效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供用肌电信号识别人体行走步态周期的方法，是基于分段积分算法的肌电信号识别人体行走步态周期的方法，采用以波谷幅值为基准的信号幅值进行分析，因此本发明方法在克服了现有技术中人体运动信号的信号传感器存在易磨损的同时，又克服了肌电信号传感器的零点漂移问题，仅需单通道信号作为信息源，且每个人有多块肌肉作为选择，提高了应用的广泛性，还克服了现有步态周期识别方法复杂和设备价格太高，并且计算量较大的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：用肌电信号识别人体行走步态周期的方法，是基于分段积分算法的用肌电信号识别人体行走步态周期的方法，具体步骤如下：

第一步，所用设备及其安装

所用设备包括单片机、肌电信号传感器和心电电极，其中所述的心电电极为三点式差动输入电极，由正输入电极、负输入电极和参考地极构成；单片机、肌电信号传感器和心电电极之间用导线连接；心电电极贴于人体腿部的肌肉表面，以其正输入电极和负输入电极所在直线顺着人体腿部的肌肉纤维的方向放置贴在肌腹处，参考地极则贴在与正输入电极和负输入电极的距离均等处，正输入电极、负输入电极和参考地极中任意两个电极的距离均相等，肌电信号传感器安置在心电电极上，通过导电扣将心电电极的三个电极同肌电信号传感器连接在一起，又通过导线将肌电信号传感器与单片机相连接，并将单片机贴附在假肢或助行器上；

第二步，信号的采集与处理

在第一步的基础上，由肌电信号传感器将心电电极的正输入电极、负输入电极和参考地极所采集的肌电信号记录下来并进行低噪声前置放大、高通滤波、50Hz工频滤波、可变增益放大、低通滤波、和有效值电路处理，最终得到正电平非平稳信号；

第三步，识别步态周期的算法计算

由第二步得到的正电平非平稳信号通过上述单片机的I/O口进行A/D转换、移动平均滤波和采用分段积分算法进行计算，最终得到人体行走步态周期；

通过单片机识别步态周期的主程序流程是：

开始→I/O口初始化→算法处理参数初始化→定时器初始化→是否结束？：是→结束；否→进入低功耗、使能总中断→返回是否结束？

通过单片机识别步态周期的中断程序流程是：