專利名稱：肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及手部動(dòng)作速度和力度測(cè)試裝置，特別是一種用于設(shè)計(jì)肌電假手的手部動(dòng)作與手部肌電信號(hào)之間規(guī)律性的測(cè)量裝置，屬于與力度和位置相關(guān)的信號(hào)采集與處理、計(jì)算機(jī)測(cè)量等技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雖然肌電控制假手已經(jīng)出現(xiàn)了很多年，但在設(shè)計(jì)肌電假手的控制方法時(shí)，關(guān)于肌電信號(hào)和手部運(yùn)動(dòng)之間的規(guī)律性問(wèn)題一直都是困擾設(shè)計(jì)人員的一個(gè)重要為題，目前還沒(méi)有一種有效的測(cè)量肌電信號(hào)和手部運(yùn)動(dòng)之間規(guī)律性的測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)人員都靠部分實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)肌電假手的控制方法，給肌電假手的控制的穩(wěn)定性和肌電假手動(dòng)作控制的協(xié)調(diào)性帶來(lái)一定影響。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提出了一種用于設(shè)計(jì)肌電假手的手部動(dòng)作與手部肌電信號(hào)之間規(guī)律性的測(cè)量裝置，可以同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)人員的手部動(dòng)作的速度或力度和肌電信號(hào)，供肌電假手的設(shè)計(jì)人員分析兩種之間的規(guī)律性關(guān)系。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，其特征是包括肌電信號(hào)采集電極、手指動(dòng)作測(cè)量單元、信號(hào)采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，所述手指動(dòng)作測(cè)量單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測(cè)量單元有5個(gè)，分別對(duì)應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤(pán)、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過(guò)轉(zhuǎn)軸與支架連接，構(gòu)成懸臂梁結(jié)構(gòu)；在轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤(pán)；指環(huán)設(shè)在手指套桿的首端；所述手指套桿末端與支架上設(shè)有對(duì)應(yīng)的定位孔，定位孔內(nèi)設(shè)有可插拔的插銷；所述手指套桿的根部設(shè)有切槽，應(yīng)變片傳感器貼在切槽內(nèi)，轉(zhuǎn)軸設(shè)在懸臂梁結(jié)構(gòu)的末端；各個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元的支架固定在一柱形物體上，各個(gè)支架的位置與人手自然張開(kāi)時(shí)，各個(gè)手指的位置對(duì)應(yīng)。手指套桿末端與支架上對(duì)應(yīng)的定位孔有多組。所述信號(hào)采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來(lái)自手指動(dòng)作測(cè)量單元的模擬信號(hào)和肌電信號(hào)采集電極的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)接口電路傳給計(jì)算機(jī)。本技術(shù)方案的原理說(shuō)明如下設(shè)有五根可以獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)的手指套桿，實(shí)驗(yàn)人員的單手五指可以分別套于這五個(gè)指套桿上的指套中。當(dāng)指套桿定位銷沒(méi)有插入時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員的五指運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)這些指套桿做獨(dú)立自由的轉(zhuǎn)動(dòng)，在指套桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有碼盤(pán)，可以記錄轉(zhuǎn)動(dòng)的位置和速度；當(dāng)指套桿定位銷插入時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員的五指運(yùn)動(dòng)不能帶動(dòng)指套桿運(yùn)動(dòng)，這時(shí)貼于指套桿上的應(yīng)變片傳感器可以測(cè)量出指套桿的形變，從而可測(cè)出實(shí)驗(yàn)人員手指的用力大小。在測(cè)量五指運(yùn)動(dòng)的速度或力度的同時(shí)，貼于實(shí)驗(yàn)人員手臂肌電信號(hào)活躍區(qū)域的肌電采集電極記錄下五指運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌電信號(hào)，這樣同時(shí)記錄下足夠的信息可供設(shè)計(jì)人員分析肌電信號(hào)和手部運(yùn)動(dòng)之間的規(guī)律性關(guān)系。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型采用專門(mén)設(shè)計(jì)的手部動(dòng)作時(shí)的速度或力度記錄裝置來(lái)用于肌電假手控制方法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)采集方法上的創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)者只需要簡(jiǎn)單佩戴該裝置， 就能快速、準(zhǔn)確的記錄手部運(yùn)動(dòng)的速度或力度以及肌電信號(hào)。該裝置可以快速記錄大量實(shí)驗(yàn)群體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果的有效性提供保障。而且由于本裝置采用可以獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)的手指套桿裝置，可以適應(yīng)任何人得手型，并且可以對(duì)五指的任意指頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分別測(cè)試，為肌電假手的手指分別控制的發(fā)展也提供了有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保障。

圖1為本技術(shù)方案手部運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)方案的工作流程圖；手指套桿1、指環(huán)2、碼盤(pán)3、應(yīng)變片傳感器4、定位孔5、支架6。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明一種肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，其特征是包括肌電信號(hào)采集電極、手指動(dòng)作測(cè)量單元、信號(hào)采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，所述手指動(dòng)作測(cè)量單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測(cè)量單元有5個(gè)，分別對(duì)應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤(pán)、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過(guò)轉(zhuǎn)軸與支架連接，構(gòu)成懸臂梁結(jié)構(gòu)；在轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤(pán)；指環(huán)設(shè)在手指套桿的首端；所述手指套桿末端與支架上設(shè)有對(duì)應(yīng)的定位孔，定位孔內(nèi)設(shè)有可插拔的插銷；所述手指套桿的根部設(shè)有切槽，應(yīng)變片傳感器貼在切槽內(nèi)，轉(zhuǎn)軸設(shè)在懸臂梁結(jié)構(gòu)的末端；各個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元的支架固定在一柱形物體上，各個(gè)支架的位置與人手自然張開(kāi)時(shí)，各個(gè)手指的位置對(duì)應(yīng)。手指套桿末端與支架上對(duì)應(yīng)的定位孔有多組。所述信號(hào)采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來(lái)自手指動(dòng)作測(cè)量單元的模擬信號(hào)和肌電信號(hào)采集電極的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)接口電路傳給計(jì)算機(jī)。如圖1所示，該設(shè)備設(shè)置有五個(gè)可以獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)的手指套桿1，每個(gè)手指套桿的末端設(shè)置有指環(huán)2，實(shí)驗(yàn)者的手指沿著箭頭方向套入指環(huán)中，每個(gè)手指套桿的根部設(shè)有四個(gè)定位孔5。當(dāng)定位銷沒(méi)有插入定位孔5時(shí)，實(shí)驗(yàn)者的手指可以帶動(dòng)手指套桿自由轉(zhuǎn)動(dòng)，由設(shè)置在手指套桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸位置的碼盤(pán)3測(cè)量出手指套桿的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和轉(zhuǎn)動(dòng)速度；當(dāng)定位銷插入定位孔5后，實(shí)驗(yàn)者手指就不能帶動(dòng)手指套桿轉(zhuǎn)動(dòng)了，手指套桿就形成了一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)， 實(shí)驗(yàn)者手指用力會(huì)引起手指套桿的形變，這時(shí)在手指套桿根部位置貼合的應(yīng)變片傳感器4 會(huì)測(cè)量出這些形變的大小，從而得出實(shí)驗(yàn)者手指用力的大小。 如圖2所示，手部運(yùn)動(dòng)測(cè)量裝置的工作方式分為兩種情況，一種為定位銷沒(méi)有插入時(shí)，在這種情況下碼盤(pán)工作，碼盤(pán)輸出手指套桿的運(yùn)動(dòng)位置和速度信息提供給信號(hào)采集裝置；另一種為定位銷插入時(shí)，在這種情況下應(yīng)變片傳感器工作，應(yīng)變片傳感器輸出力度信息提供給信號(hào)采集裝置。另外，當(dāng)肌電信號(hào)采集電極采集到肌電信號(hào)之后，把該信號(hào)提供給信號(hào)采集裝置。最后由信號(hào)采集裝置把采集到的所有信息匯總傳輸給計(jì)算機(jī)供設(shè)計(jì)人員分析使用。
權(quán)利要求1.一種肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，其特征是包括肌電信號(hào)采集電極、手指動(dòng)作測(cè)量單元、信號(hào)采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號(hào)采集電極的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，所述手指動(dòng)作測(cè)量單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸入端，信號(hào)采集裝置的信號(hào)輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測(cè)量單元有5個(gè)，分別對(duì)應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤(pán)、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過(guò)轉(zhuǎn)軸與支架連接，構(gòu)成懸臂梁結(jié)構(gòu)；在轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤(pán)；指環(huán)設(shè)在手指套桿的首端；所述手指套桿末端與支架上設(shè)有對(duì)應(yīng)的定位孔，定位孔內(nèi)設(shè)有可插拔的插銷；所述手指套桿的根部設(shè)有切槽，應(yīng)變片傳感器貼在切槽內(nèi)，轉(zhuǎn)軸設(shè)在懸臂梁結(jié)構(gòu)的末端；各個(gè)手指動(dòng)作測(cè)量單元的支架固定在一柱形物體上，各個(gè)支架的位置與人手自然張開(kāi)時(shí)，各個(gè)手指的位置對(duì)應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，其特征是手指套桿末端與支架上對(duì)應(yīng)的定位孔有多組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，其特征是所述信號(hào)采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來(lái)自手指動(dòng)作測(cè)量單元的模擬信號(hào)和肌電信號(hào)采集電極的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)接口電路傳給計(jì)算機(jī)。
專利摘要一種肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號(hào)關(guān)聯(lián)性的測(cè)量裝置，設(shè)有五根可以獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)的手指套桿，實(shí)驗(yàn)人員的單手五指可以分別套于這五個(gè)指套桿上的指套中。當(dāng)指套桿定位銷沒(méi)有插入時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員的五指運(yùn)動(dòng)可以帶動(dòng)這些指套桿做獨(dú)立自由的轉(zhuǎn)動(dòng)，在指套桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有碼盤(pán)，可以記錄轉(zhuǎn)動(dòng)的位置和速度；當(dāng)指套桿定位銷插入時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員的五指運(yùn)動(dòng)不能帶動(dòng)指套桿運(yùn)動(dòng)，這時(shí)貼于指套桿上的應(yīng)變片傳感器可以測(cè)量出指套桿的形變，從而可測(cè)出實(shí)驗(yàn)人員手指的用力大小。在測(cè)量五指運(yùn)動(dòng)的速度或力度的同時(shí)，貼于實(shí)驗(yàn)人員手臂肌電信號(hào)活躍區(qū)域的肌電采集電極記錄下五指運(yùn)動(dòng)時(shí)的肌電信號(hào)，這樣同時(shí)記錄下足夠的信息可供設(shè)計(jì)人員分析肌電信號(hào)和手部運(yùn)動(dòng)之間的規(guī)律性關(guān)系。
文檔編號(hào)A61F2/76GK202235787SQ20112031044
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者吳常鋮, 宋愛(ài)國(guó), 崔建偉, 李會(huì)軍, 章華濤, 茅晨, 錢(qián)夔 申請(qǐng)人:東南大學(xué)