本發(fā)明涉及可穿戴式機(jī)器人系統(tǒng)，具體是一種基于肌電接口的可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)及其輔助手指和控制方法，以增強(qiáng)單手功能。

背景技術(shù)：
可穿戴式設(shè)備及人機(jī)協(xié)同機(jī)器人技術(shù)日漸成為近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)，借助于人本來(lái)就具有的功能等，可穿戴式設(shè)備如外骨骼機(jī)器人能夠使人機(jī)兼容，廣泛應(yīng)用于助力，康復(fù)，娛樂(lè)等領(lǐng)域，增強(qiáng)或拓展了個(gè)人技能，人機(jī)協(xié)同作業(yè)更加密切和實(shí)用化。目前已存在各式各樣的可穿戴式設(shè)備，主要提供力量支持或者輔助。但是既提供助力又能夠人機(jī)協(xié)同完成某項(xiàng)任務(wù)的設(shè)備并不多見(jiàn)，單一的助力設(shè)備或康復(fù)設(shè)備雖然起到了助力作用，但是也有可能限制其他功能的發(fā)揮，另外一些助力設(shè)備因?yàn)轶w積大，會(huì)對(duì)人的活動(dòng)空間造成不便，因而，靈巧型的可穿戴設(shè)備，既需要滿足助力需求，也需要滿足人機(jī)協(xié)同的要求，另外還需要體積小，能耗，成本低。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)：中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi)號(hào)：CN202537871U，名稱：一種手部及腕部外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置。該外骨骼設(shè)備主要應(yīng)用于康復(fù)，并有助力裝置，但是助力裝置僅固定在前臂，會(huì)對(duì)人的肘部產(chǎn)生額外負(fù)重，不利用長(zhǎng)期使用。中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi)號(hào)：CN200954207Y，名稱：一種基于外骨骼的手臂康復(fù)器。提供了一種上肢康復(fù)訓(xùn)練裝置，但是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，便攜性差，且控制方式單一，無(wú)法實(shí)時(shí)評(píng)估人體行為意圖，不能提供人機(jī)協(xié)同決策，不利于用戶操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，提供一種基于肌電控制策略的可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)及其輔助手指和控制方法，不僅用于助力，且用于人機(jī)協(xié)同作業(yè)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種輔助手指，包括仿人手指、手指基座、電機(jī)a2、電機(jī)a3、電機(jī)a4，其中，所述仿人手指采用驅(qū)動(dòng)繩驅(qū)動(dòng)，并具有夾持自由度、屈伸自由度和回收自由度三個(gè)自由度；所述電機(jī)a4直接與仿人手指驅(qū)動(dòng)連接，用于實(shí)現(xiàn)仿人手指的回收自由度；所述電機(jī)a4的轉(zhuǎn)軸上連接有減速器，所述減速器的輸出軸上連接有一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)仿人手指夾持自由度的轉(zhuǎn)軸，所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩依次連接轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2，所述轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2驅(qū)動(dòng)連接；所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩與電機(jī)a3驅(qū)動(dòng)連接，用于實(shí)現(xiàn)仿人手指的彎曲自由度；所述仿人手指連接在手指基座上；所述手指基座包括控制板安裝面c2、腕部連接器c3和模塊化關(guān)節(jié)接口c1，其中：所述控制板安裝面c2上安裝有控制面板，所述控制面板與電機(jī)a2、電機(jī)a3、電機(jī)a4控制連接；所述腕部連接器c3上設(shè)有用戶手腕；所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1上安裝有三自由度模塊化關(guān)節(jié)；所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1、控制板安裝面c2、腕部連接器c3與仿人手指的連接關(guān)系或驅(qū)動(dòng)關(guān)系具體為：所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1設(shè)有關(guān)節(jié)連接法蘭，所述三自由度模塊化通過(guò)關(guān)節(jié)連接法蘭與手指基座緊固連接；所述用戶手腕設(shè)有至少一個(gè)用戶腕部幾何適配接口，通過(guò)調(diào)整接口半徑適配不同用戶需求；所述控制板安裝面c2上設(shè)有用于控制面板連接的螺紋孔；所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩、預(yù)緊部件以及手指連接法蘭與三自由度模塊化關(guān)節(jié)連接，使其運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述電機(jī)a2、電機(jī)a3和電機(jī)a4上分別設(shè)有碼盤，用于控制仿人手指的位置。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2之間設(shè)有繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1；所述仿人手指與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a3之間設(shè)有繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2；所述驅(qū)動(dòng)繩分別繞過(guò)繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1和繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2，并分別形成閉合回路；所述繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1和繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2分別固定在轉(zhuǎn)軸上。優(yōu)選地，所述輔助手指還包括：位置傳感器和力傳感器，其中：所述仿人及其手指的每一個(gè)手指關(guān)節(jié)上均設(shè)有一個(gè)位置傳感器，用于檢測(cè)手指關(guān)節(jié)位置信息，進(jìn)而得到每個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲角度；所述力傳感器包括與驅(qū)動(dòng)繩連接的彈簧以及用于檢測(cè)彈簧變形所產(chǎn)生電位的線性電位計(jì)，通過(guò)檢測(cè)到的電位得到彈簧的變形量，進(jìn)而得到每個(gè)手指關(guān)節(jié)力/力矩的大小。優(yōu)選地，所述仿人手指包括對(duì)稱設(shè)置的兩根連桿結(jié)構(gòu)，其中，每一根連桿結(jié)構(gòu)均包括第一連桿和第二連桿，所述第一連桿和第二連桿之間通過(guò)鉸接方式連接。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，包括自適應(yīng)前臂連接器b1、上臂連桿b2、前臂連桿b4、環(huán)形肌電采集陣列以及上述的輔助手指，其中：所述自適應(yīng)前臂連接器b1通過(guò)球關(guān)節(jié)與上臂連桿b2連接，所述上臂連桿b2通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu)b3與前臂連桿b4連接，所述前臂連桿b4通過(guò)球關(guān)節(jié)接口b5與輔助手指手指基座的腕部連接器c3連接；所述環(huán)形肌電采集陣列設(shè)置于前臂連桿上；所述上臂連桿b2和前臂連桿b4的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，所述鉸接機(jī)構(gòu)b3的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤，用于記錄人體肘部位置信息，為構(gòu)建人及協(xié)調(diào)機(jī)制提供輸入信息。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)的控制方法，采用基于肌電的Isometric(等長(zhǎng)收縮)控制方式，在使用者手部不運(yùn)動(dòng)但是存在肌肉收縮情況下，通過(guò)環(huán)形肌電采集陣列采集到的肌電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模式識(shí)別，判斷使用者運(yùn)動(dòng)意圖，實(shí)現(xiàn)初步的手勢(shì)控制。優(yōu)選地，還包括如下步驟：通過(guò)對(duì)仿人手指的剛度評(píng)估和連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)，實(shí)現(xiàn)仿人手指的阻抗控制和連續(xù)位置控制，并與力傳感器獲得的每個(gè)手指關(guān)節(jié)力/力矩以及電機(jī)a2、電機(jī)a3和電機(jī)a4的碼盤控制的每個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，構(gòu)建特定的人機(jī)協(xié)同控制策略。優(yōu)選地，所述阻抗控制具體為：通過(guò)力傳感器獲得的力信息和環(huán)形肌電采集陣列獲得的肌電信號(hào)進(jìn)行信息融合，以獲得相應(yīng)的剛度序列，并用于控制手指剛度，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同控制；所述連續(xù)位置控制具體為：基于肌電信號(hào)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)，構(gòu)建基于手指關(guān)節(jié)彎曲角度和肌電信號(hào)之間的線性關(guān)系。發(fā)明的工作原理為：輔助手指采用腱(驅(qū)動(dòng)繩)驅(qū)動(dòng)，可折疊，每個(gè)關(guān)節(jié)都有位置傳感器，用于檢測(cè)關(guān)節(jié)位置信息；以及利用與驅(qū)動(dòng)繩連接的彈簧制成基于位移測(cè)量的力傳感裝置，其根據(jù)彈簧的變形估計(jì)每個(gè)關(guān)節(jié)力/力矩大?。画h(huán)形肌電采集陣列穿戴于使用者前臂，用于估計(jì)使用者腕部和手指的運(yùn)動(dòng)及力的信息，并根據(jù)提取的位置和力信息對(duì)使用者的行為意圖進(jìn)行評(píng)估，從而做出相應(yīng)的決策，輔助或者增強(qiáng)手指活動(dòng)功能。被動(dòng)式手臂機(jī)構(gòu)包括：自適應(yīng)前臂連接器、上臂連桿、前臂連桿，用于分擔(dān)人體腕部和手指承受的力，通過(guò)球關(guān)節(jié)和腕部連接器相連，通過(guò)鉸接方式連接前臂和上臂，從而在不影響人體正?；顒?dòng)的情況下，能夠起到助力和增強(qiáng)手指功能的作用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：1、仿人手指采用繩驅(qū)動(dòng)，具有三個(gè)自由度，通過(guò)模塊化關(guān)節(jié)接口c1實(shí)現(xiàn)，減小了手指的重量和體積，具有輕便、靈巧的特點(diǎn)，適合長(zhǎng)時(shí)間佩戴。2、三個(gè)自由度分配如下：一個(gè)夾持自由度，用于夾持物體；一個(gè)手指屈伸自由度，用于適應(yīng)不同的物體輪廓和增加手指的運(yùn)動(dòng)空間；一個(gè)回收自由度，以便手指不工作時(shí)，沿著人的前臂折疊，減少占用空間。3、上臂連桿和前臂連桿的長(zhǎng)度可調(diào)，以適應(yīng)不同肘長(zhǎng)的用戶需求。4、可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，柔順性，安全性好，可以最大限度的增強(qiáng)手部功能，從而可使使用者的自然手從事其他任務(wù)。5、可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，采用肌電控制方式，通過(guò)力傳感器獲得的力信息和肌電采集陣列獲得的肌電信號(hào)進(jìn)行信息融合，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同控制，便于使用者控制操作。6、本發(fā)明在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用、娛樂(lè)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1為本發(fā)明可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為腕-肘助力結(jié)構(gòu)圖；圖3為實(shí)現(xiàn)三自由度的電機(jī)設(shè)置結(jié)構(gòu)圖；圖4為手指基座分解圖；圖5為仿人手指的單連桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為驅(qū)動(dòng)繩布線圖；圖7為位置傳感器、力傳感器和環(huán)形肌電采集陣列功能圖；圖8為基于肌電的控制方式總圖；圖9為采用基于肌電的Isometric控制方法流程圖；圖10為連續(xù)位置控制方法流程圖。圖中：1為第一連桿，2為第二連桿，a1為第一連桿驅(qū)動(dòng)滑輪，a2為電機(jī)a2，a3為電機(jī)a3，a4為電機(jī)a4，a5為電機(jī)a2驅(qū)動(dòng)器，a6為電機(jī)a4控制器，a7為電機(jī)a3控制器，a8為肌電采集陣列，b1為自適應(yīng)前臂連接器b1，b2為上臂連桿b2，b3為鉸接機(jī)構(gòu)b3，b4為前臂連桿b4，b5為球關(guān)節(jié)接口b5，p1為繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1，p2分別繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2，c1為模塊化關(guān)節(jié)接口c1，c2為控制板安裝面c2，c3為腕部連接器c3，d1為繩驅(qū)預(yù)緊輪，j1為手指第一關(guān)節(jié)，j2為手指第二關(guān)節(jié)，j3為手指第三關(guān)節(jié)。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例提供了一種輔助手指，包括仿人手指、手指基座、電機(jī)a2、電機(jī)a3、電機(jī)a4，其中，所述仿人手指采用驅(qū)動(dòng)繩驅(qū)動(dòng)，并具有夾持自由度、屈伸自由度和回收自由度三個(gè)自由度；所述電機(jī)a4直接與仿人手指驅(qū)動(dòng)連接，用于實(shí)現(xiàn)仿人手指的回收自由度；所述電機(jī)a4的轉(zhuǎn)軸上連接有減速器，所述減速器的輸出軸上連接有一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)仿人手指夾持自由度的轉(zhuǎn)軸，所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩依次連接轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2，所述轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2驅(qū)動(dòng)連接；所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩與電機(jī)a3驅(qū)動(dòng)連接，用于實(shí)現(xiàn)仿人手指的彎曲自由度；所述仿人手指連接在手指基座上；所述手指基座包括控制板安裝面c2、腕部連接器c3和模塊化關(guān)節(jié)接口c1，其中：所述控制板安裝面c2上安裝有控制面板，所述控制面板與電機(jī)a2、電機(jī)a3、電機(jī)a4控制連接；所述腕部連接器c3上設(shè)有用戶手腕；所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1上安裝有三自由度模塊化關(guān)節(jié)；所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1、控制板安裝面c2、腕部連接器c3與仿人手指的連接關(guān)系或驅(qū)動(dòng)關(guān)系具體為：所述模塊化關(guān)節(jié)接口c1設(shè)有關(guān)節(jié)連接法蘭，所述三自由度模塊化通過(guò)關(guān)節(jié)連接法蘭與手指基座緊固連接；所述用戶手腕設(shè)有至少一個(gè)用戶腕部幾何適配接口，通過(guò)調(diào)整接口半徑適配不同用戶需求；所述控制板安裝面c2上設(shè)有用于控制面板連接的螺紋孔；所述仿人手指通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩、預(yù)緊部件以及手指連接法蘭與三自由度模塊化關(guān)節(jié)連接，使其運(yùn)動(dòng)。進(jìn)一步地，所述電機(jī)a2、電機(jī)a3和電機(jī)a4上分別設(shè)有碼盤，用于控制仿人手指的位置。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a2之間設(shè)有繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1；所述仿人手指與驅(qū)動(dòng)電機(jī)a3之間設(shè)有繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2；所述驅(qū)動(dòng)繩分別繞過(guò)繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1和繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2，并分別形成閉合回路；所述繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1和繩驅(qū)動(dòng)滑輪p2分別固定在轉(zhuǎn)軸上。進(jìn)一步地，所述輔助手指還包括：位置傳感器和力傳感器，其中：所述仿人及其手指的每一個(gè)手指關(guān)節(jié)上均設(shè)有一個(gè)位置傳感器，用于檢測(cè)手指關(guān)節(jié)位置信息，進(jìn)而得到每個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲角度；所述力傳感器包括與驅(qū)動(dòng)繩連接的彈簧以及用于檢測(cè)彈簧變形所產(chǎn)生電位的線性電位計(jì)，通過(guò)檢測(cè)到的電位得到彈簧的變形量，進(jìn)而得到每個(gè)手指關(guān)節(jié)力/力矩的大小。進(jìn)一步地，所述仿人手指包括對(duì)稱設(shè)置的兩根連桿結(jié)構(gòu)，其中，每一根連桿結(jié)構(gòu)均包括第一連桿和第二連桿，所述第一連桿和第二連桿之間通過(guò)鉸接方式連接。在本實(shí)施例中：仿人手指采用繩驅(qū)動(dòng)，具有三個(gè)自由度，通過(guò)模塊化關(guān)節(jié)接口c1實(shí)現(xiàn)，減小了手指的重量和體積，輕便，靈巧。三個(gè)自由度分配如下：一個(gè)夾持自由度，用于夾持物體；一個(gè)手指屈伸自由度，用于適應(yīng)不同的物體輪廓和增加手指的運(yùn)動(dòng)空間；一個(gè)回收自由度，以便手指不工作時(shí)，沿著人的前臂折疊，減少占用空間。三個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)方式如下：電機(jī)a4直接驅(qū)動(dòng)手指，主要用于折疊手指和拓展手指的運(yùn)動(dòng)空間；在a4電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上連接減速器，減速器輸出軸上連接一個(gè)用于夾持自由度的轉(zhuǎn)軸，通過(guò)繩驅(qū)動(dòng)滑輪p1來(lái)實(shí)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)為a2；電機(jī)a3連接滑輪p2，用于手指的彎曲運(yùn)動(dòng)，所述的三個(gè)電機(jī)上均裝有碼盤，用于控制手指的位置。手指基座如圖4所示，包括控制板安裝面c2，腕部連接器c3，模塊化關(guān)節(jié)接口c1。力傳感器包括彈簧和電位計(jì)，彈簧連接于驅(qū)動(dòng)繩上，力傳感器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為彈簧，通過(guò)電位計(jì)檢測(cè)彈簧的變形產(chǎn)生的電位，進(jìn)而得到彈簧的變形量，獲得仿人手指的力/力矩的大小。驅(qū)動(dòng)繩的繞線方式如圖6所示，每種繞線方式均構(gòu)成一個(gè)閉合回路，完成一種仿人手指的運(yùn)動(dòng)。仿人手指每一根連桿結(jié)構(gòu)的第一連桿和第二連桿通過(guò)鉸接方式連接，轉(zhuǎn)軸上固定繩驅(qū)動(dòng)滑輪，通過(guò)繩驅(qū)動(dòng)滑輪繞線實(shí)現(xiàn)連桿結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。實(shí)施例2本實(shí)施例提供了一種可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，包括自適應(yīng)前臂連接器b1、上臂連桿b2、前臂連桿b4、環(huán)形肌電采集陣列以及實(shí)施例1提供的輔助手指，其中：所述自適應(yīng)前臂連接器b1通過(guò)球關(guān)節(jié)與上臂連桿b2連接，所述上臂連桿b2通過(guò)鉸接機(jī)構(gòu)b3與前臂連桿b4連接，所述前臂連桿b4通過(guò)球關(guān)節(jié)接口b5與輔助手指手指基座的腕部連接器c3連接；所述環(huán)形肌電采集陣列設(shè)置于前臂連桿上；所述上臂連桿b2和前臂連桿b4的長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)。進(jìn)一步地，所述鉸接機(jī)構(gòu)b3的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有碼盤，用于記錄人體肘部位置信息，為構(gòu)建人及協(xié)調(diào)機(jī)制提供輸入信息。本實(shí)施例提供的可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，其控制方法，采用基于肌電的Isometric(等長(zhǎng)收縮)控制方式，在使用者手部不運(yùn)動(dòng)但是存在肌肉收縮情況下，通過(guò)環(huán)形肌電采集陣列采集到的肌電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模式識(shí)別，判斷使用者運(yùn)動(dòng)意圖，實(shí)現(xiàn)初步的手勢(shì)控制。進(jìn)一步地，還包括如下步驟：通過(guò)對(duì)仿人手指的剛度評(píng)估和連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)，實(shí)現(xiàn)仿人手指的阻抗控制和連續(xù)位置控制，并與力傳感器獲得的每個(gè)手指關(guān)節(jié)力/力矩以及電機(jī)a2、電機(jī)a3和電機(jī)a4的碼盤控制的每個(gè)手指關(guān)節(jié)的彎曲角度，構(gòu)建特定的人機(jī)協(xié)同控制策略。進(jìn)一步地，所述阻抗控制具體為：通過(guò)力傳感器獲得的力信息和環(huán)形肌電采集陣列獲得的肌電信號(hào)進(jìn)行信息融合，以獲得相應(yīng)的剛度序列，并用于控制手指剛度，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同控制；所述連續(xù)位置控制具體為：基于肌電信號(hào)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)，構(gòu)建基于手指關(guān)節(jié)彎曲角度和肌電信號(hào)之間的線性關(guān)系。本實(shí)施例提供的控制方法包括如下三種控制模式：-簡(jiǎn)單手勢(shì)控制模式：通過(guò)肌電信號(hào)的手勢(shì)識(shí)別，獲得用戶手部手勢(shì)，作為機(jī)械手指的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)操作，如開(kāi)合，俯仰等動(dòng)作。其控制原理如圖9所示。圖9中，信號(hào)分割方法是，檢測(cè)到的肌電信號(hào)分成200ms長(zhǎng)度的疊窗，遞增長(zhǎng)度為50ms；特征提取采用時(shí)域自回歸特征模型參數(shù)，或者波長(zhǎng)WL(WaveformLength)、平均絕對(duì)值MAV(MeanAbsoluteValue)等特征。特征降維采用主成分分析法PCA(PrincipalComponentAnalysis)，分類算法采用線性判別分析法LDA(LinearDiscriminativeAnalysis)。-連續(xù)位置控制模式：該模式基于肌電信號(hào)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)，其模型基于關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度和肌電信號(hào)近似線性關(guān)系。控制流程如圖10所示。圖中公式依次為：結(jié)合圖10，公式中的N代表一幀中的采樣點(diǎn)數(shù)，t表示在第t采樣點(diǎn)，k表示第k個(gè)平均幀。分別表示手指關(guān)節(jié)在三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)極限位置，i表示關(guān)節(jié)類別，j表示相應(yīng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)類別，t1為加窗時(shí)間間隔，t0為計(jì)算起始時(shí)間。-力控制模式：力控制模型基于肌肉-力Hill模型，力估計(jì)算法如下：其中：Ft：肌腱產(chǎn)生的力；a(t)：肌肉驅(qū)動(dòng)量；Fmax：肌肉等長(zhǎng)收縮最大力；FA(lm)：主動(dòng)力和肌肉關(guān)系；肌肉-速度關(guān)系；φ：肌腱和肌肉纖維夾角；FA：主動(dòng)力；lm：肌肉長(zhǎng)度；FV：肌肉-速度力；運(yùn)動(dòng)速度；被動(dòng)力和肌肉關(guān)系；被動(dòng)力。下面對(duì)控制方法進(jìn)一步描述：用戶穿戴好可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，當(dāng)人體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，隨之產(chǎn)生肌電信號(hào)，信號(hào)通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙傳給計(jì)算機(jī)，信號(hào)處理經(jīng)過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：(1)通過(guò)模式識(shí)別，獲得人體手勢(shì)，可以用來(lái)進(jìn)行諸如開(kāi)合等操作；(2)通過(guò)連續(xù)運(yùn)動(dòng)評(píng)估，獲得人體手指關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)位置和速度，構(gòu)建機(jī)器人手指與人體手指的空間相對(duì)位置關(guān)系，通過(guò)人眼對(duì)物體的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)抓取單手不能完成的任務(wù)，如單手抓籃球，足球等。(3)通過(guò)對(duì)肌電信號(hào)的阻抗信息提取，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手指的阻抗控制，從而配合人體手臂自身阻抗的變化，協(xié)調(diào)人機(jī)合作。(4)通過(guò)肌電信號(hào)和機(jī)器人手指位置信息和力信息的融合，構(gòu)建人機(jī)協(xié)作系統(tǒng)，是機(jī)器人理解人體行為意圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化。本實(shí)施例提供的可穿戴式功能增強(qiáng)機(jī)器手系統(tǒng)，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)時(shí)間單純依賴于手部造成腕部肌肉疲勞的問(wèn)題，通過(guò)采用被動(dòng)式助力結(jié)構(gòu)(自適應(yīng)前臂連接器b1、上臂連桿b2、前臂連桿b4)，使手部負(fù)載分擔(dān)到人體上臂，有效緩解手部的工作壓力，由于采用被動(dòng)式助力，無(wú)需供電，因而減少了機(jī)器手系統(tǒng)本體的重量和體積，使整個(gè)機(jī)器手系統(tǒng)輕量化。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。