基于肌电信号识别的无线智能控制系统

邢路宽+梁恒诺+王秉琪

摘 要：文中设计了一款基于肌电信号识别的无线智能控制系统，可有效将人体生物电信号作为信号源，通过无线传输并识别后，转化为机器可识别的控制信号，具有使用方便，易于维修等特点，可大大提高人们生活的舒适指数，具有广阔的应用前景。

关键词：肌电信号；无线；智能

0 引 言

无线肌电智能控制系统设计受到当下流行的智能硬件启发。将人体生物电信号作为信号源，通过无线传输并识别后，转化为机器可识别的控制信号。

整体控制方式根据人体不同动作控制，更加贴合人体本身的自然反应，相比市场上传统的控制方式，让人与环境交流更加简单自然；对于前臂部分完好的残疾人，也可以正常使用，无需添加辅助设备，可以作为很好的康复医疗器械使用，广泛适用于各类不同人群，相应的市场潜力大；受控制物品不需复杂改造，整体系统建立方便、简单，易于维修，使用人员不需要提前培训就可直接使用，使人体能够更加直观的控制周围的电器。

通过与生活中各种电器的配合，建立一套完整的无线肌电控制系统，可大大提高人们生活的舒适指数。

1 工作原理

通过4个通道对5个动作进行前臂肌电表面信号采集，然后进行预处理。每个通道选取8个时域参数作为EMG信号的特征参数，分别为平均绝对值、平均斜率绝对值、威尔逊幅值、方差、过零率、符号改变斜率、波长和均方根，通过DAG-SVM方法对样本进行分类，分类识别后得到相应动作，根据动作协议通过无线传输控制指令。传输至电脑后，则进入电脑界面端控制识别指令。智能小车的整体系统设计结构主要划分为四层，分别为前臂表面肌电信号感知层，肌电信号分析层，智能小车运动控制层，小车硬件层（硬件支撑）。系统原理图如图1所示，测试示意图如图2所示。

（1）前臂表面肌电信号感知层：选择人体右前臂表面4个位置，在完成6个动作时将发出的表面肌电信号收集并保存。

（2）肌电信号分析层：将所获取的肌电信号转入Matlab数学矩阵分析软件进行分析。通过预处理，滤除噪声，提取特征值后进行分类识别，后将分类识别的结果通过无线模块传输发送给智能小车的主控芯片。

（3）智能小车控制层：小车主控芯片收到肌电信号分析层所得出的分类识别结果后，按照提前制定的通讯协议执行指令，之后对电机驱动板输出控制电平，最终让电机驱动板驱动电机运动，带动小车完成动作。信号处理流程如图3所示。

2 创新点

通过研究肌电信号，利用分类器加以区分，控制小车及其生活中的电器，省去了传统复杂的控制方式，将简单的生物动作与简单的控制理论相联系，操作控制方式简单快捷，可以广泛推广，并通过广泛收集数据，将此类控制方法的可靠性大大提升。本项目以生物动作做为信号源控制小车动作，构建了一种新的控制模式，并且是国内外前沿科学问题，尚未有成熟的研究经验与成果，创新性强；肌电信号研究在生物工程学，临床医学，恢复医学方面都有極大的研究应用与潜在价值，具有巨大的研究潜力与研究价值。

3 市场前景

在改革开放之后，随着人们的生活水平不断提高，对生活舒适度的要求越来越高。大量的市场需求使中国的科技行业迅猛崛起，科技行业总产值和销售额都增长迅速。现在国内的科技市场已能够为人们提供大量的手机，电脑，在数量上满足人们的需求。但并不能从根本上满足对人们生活舒适度的追求。本作品以肌电控制方法为核心技术，与传统型控制方式相比，能用人体对生活中常用电器的进行控制，更加适合生活中使用，让人们生活更加舒适便捷，市场前景良好。