專利名稱：肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置的制作方法
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)作與手部肌電信號之間規(guī)律性的測量裝置，屬于與力度和位置相關(guān)的信號采集與處理、計(jì)算機(jī)測量等技術(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)于肌電信號和手部運(yùn)動(dòng)之間的規(guī)律性問題一直都是困擾設(shè)計(jì)人員的一個(gè)重要為題，目前還沒有一種有效的測量肌電信號和手部運(yùn)動(dòng)之間規(guī)律性的測量裝置，設(shè)計(jì)人員都靠部分實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來設(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)作與手部肌電信號之間規(guī)律性的測量裝置，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，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/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，其特征是包括肌電信號采集電極、手指動(dòng)作測量單元、信號采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號采集電極的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，所述手指動(dòng)作測量單元的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，信號采集裝置的信號輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測量單元有5個(gè)，分別對應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過轉(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；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時(shí)，各個(gè)手指的位置對應(yīng)。手指套桿末端與支架上對應(yīng)的定位孔有多組。所述信號采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來自手指動(dòng)作測量單元的模擬信號和肌電信號采集電極的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)接口電路傳給計(jì)算機(jī)。本技術(shù)方案的原理說明如下設(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，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)變片傳感器可以測量出指套桿的形變，從而可測出實(shí)驗(yàn)人員手指的用力大小。在測量五指運(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，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)用新型采用專門設(shè)計(jì)的手部動(dòng)作時(shí)的速度或力度記錄裝置來用于肌電假手控制方法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對設(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。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，并且可以對五指的任意指頭的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分別測試，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)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明一種肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，其特征是包括肌電信號采集電極、手指動(dòng)作測量單元、信號采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號采集電極的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，所述手指動(dòng)作測量單元的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，信號采集裝置的信號輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測量單元有5個(gè)，分別對應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過轉(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；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時(shí)，各個(gè)手指的位置對應(yīng)。手指套桿末端與支架上對應(yīng)的定位孔有多組。所述信號采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來自手指動(dòng)作測量單元的模擬信號和肌電信號采集電極的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，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3測量出手指套桿的轉(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)測量裝置的工作方式分為兩種情況，一種為定位銷沒有插入時(shí)，在這種情況下碼盤工作，碼盤輸出手指套桿的運(yùn)動(dòng)位置和速度信息提供給信號采集裝置；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采集裝置。另外，當(dāng)肌電信號采集電極采集到肌電信號之后，把該信號提供給信號采集裝置。最后由信號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/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，其特征是包括肌電信號采集電極、手指動(dòng)作測量單元、信號采集裝置和計(jì)算機(jī)；所述肌電信號采集電極的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，所述手指動(dòng)作測量單元的信號輸出端連接信號采集裝置的信號輸入端，信號采集裝置的信號輸出端連接計(jì)算機(jī)；所述手指動(dòng)作測量單元有5個(gè)，分別對應(yīng)人手的5個(gè)手指；每個(gè)手指動(dòng)作測量單元包括手指套桿、指環(huán)、碼盤、支架和應(yīng)變片傳感器；手指套桿通過轉(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；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時(shí)，各個(gè)手指的位置對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肌電假手的手部動(dòng)作/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，其特征是手指套桿末端與支架上對應(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/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，其特征是所述信號采集裝置包括A/D轉(zhuǎn)換器和接口電路；所述A/D轉(zhuǎn)換器把來自手指動(dòng)作測量單元的模擬信號和肌電信號采集電極的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，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/肌電信號關(guān)聯(lián)性的測量裝置，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，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)變片傳感器可以測量出指套桿的形變，從而可測出實(shí)驗(yàn)人員手指的用力大小。在測量五指運(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，這樣同時(shí)記錄下足夠的信息可供設(shè)計(jì)人員分析肌電信號和手部運(yùn)動(dòng)之間的規(guī)律性關(guān)系。
文檔編號A61F2/76GK202235787SQ20112031044
公開日2012年5月30日 申請日期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, 宋愛國, 崔建偉, 李會(huì)軍, 章華濤, 茅晨, 錢夔 申請人:東南大學(xué)