[发明专利]一种基于表面肌电信号的手部外骨骼康复训练装置及方法

权利要求书

1.一种基于表面肌电信号的手部外骨骼康复训练装置，包括穿戴在手上的用于驱动手指运动的机械手套，其特征在于，还包括表面肌电信号采集系统以及与用于控制机械手套和表面肌电信号采集系统的驱动控制系统；

所述表面肌电信号采集系统包括两个用于穿戴在手臂上任意位置的肌电信号采集仪，每个肌电信号采集仪通过蓝牙模块将肌电信号传输到驱动控制系统中；

所述驱动控制系统包括FPGA芯片、第一可充电锂电池和蓝牙模块，第一可充电锂电池为FPGA芯片和蓝牙模块供电，所述FPGA芯片上连接有数字滤波器，所述FPGA芯片的信号输入端通过蓝牙模块与肌电信号采集仪的信号输出端连接，FPGA芯片在接收到肌电信号采集仪的肌电信号后对肌电信号进行二次滤波处理，截取20-500Hz频率范围内的肌电信号；FPGA芯片内利用标准差阈值检测法获取活动段信号，再提取信号的时域特征，将时域特征参数输入到经优化后的BP神经网络中，通过BP神经网络识别各种手指的手势动作，FPGA芯片对不同种手势动作添加标签，将表面肌电信号转换成控制信号，再通过蓝牙模块将控制信号发送至机械手套从而驱动手指运动。

2.根据权利要求1所述的基于表面肌电信号的手部外骨骼康复训练装置，其特征在于：所述肌电信号采集仪包括一个环形弹性带、四组表面肌电传感器、第二可充电锂电池和蓝牙模块，第二可充电锂电池为肌电传感器何蓝牙模块供电，每组表面肌电传感器包括两块肌电传感器且每组的两块肌电传感器对称分布，八块肌电传感器等间距固定在环形弹性带的内表面的圆周上，每块肌电传感器包括呈一字焊接在电路板上的三块电极，其中间处电极作为参考电极，两侧的电极以差分结构对肌电信号进行采集，所述电路板上还焊接有用于对肌电信号进行信号放大和滤波的信号放大电路与滤波电路。

3.根据权利要求1所述的基于表面肌电信号的手部外骨骼康复训练装置，其特征在于：所述机械手套包括手掌支撑板、大拇指组件、食指组件、中指组件、无名指组件、小指组件、盒套、蓝牙模块、第三可充电锂电池、尼龙搭扣；大拇指组件、食指组件、中指组件、无名指组件、小指组件分别对应人手的五根手指，其中大拇指组件安装在手掌支撑板侧面，食指组件、中指组件、无名指组件和小指组件安装在支撑板前端，所述手掌支撑板一端面上固定有有盒套，所述盒套中固定有第三可充电锂电池、用于接收驱动控制系统发出的控制信号的蓝牙模块，盒套内的对各舵机以及蓝牙模块进行供电，所述盒套上设有用于将机械手套固定在手掌上的尼龙搭扣；

所述大拇指组件包括第一舵机、第一传动杆以及第一连杆带动第一支撑杆、第二支撑杆，第一支撑杆后端通过组件与手掌支撑板的上端面进行连接；第一支撑杆的前端与第二支撑杆的后端通过销轴转动连接，再通过第一连杆连接手掌支撑板与第二支撑杆，第一舵机与第一支撑杆之间由第一传动杆连接，第一舵机固定在手掌支撑板另一端面上，进而通过第一舵机控制大拇指组件整体的动作，所述第一支撑杆上设有用于将大拇指固定的第一指环；

所述食指组件包括第二舵机、第二传动杆以及第二连杆、第三连杆带动第三支撑杆、第四支撑杆、第五支撑杆，第三支撑杆通过组件与手掌支撑板的上端面进行连接，第四支撑杆通过第二连杆以及销轴与第三支撑杆连接，第五支撑杆通过第三连杆、销轴与第三支撑杆、第四支撑杆连接，第二舵机与第三支撑杆之间通过第二传动杆连接，第二舵机固定在支撑板上，通过第二舵机控制食指组件的动作，第三支撑杆中部设有第二指环，第四支撑杆中部设有第三指环。