戴季高,徐秀林△,吴曦

(1.上海理工大学医疗器械与食品学院，上海 200082；2.上海市长海医院，上海 200433)

1 引 言

表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)是一种伴随着肌肉活动，在皮肤表面传递的生物电，蕴含了多种肌肉运动信息。其作为一种新颖的人机交互输入方式，广泛应用于疾病诊断、康复医学、运动科学等领域[1-2]。Raj等[3]提出了基于PID控制直流电机的实时sEMG驱动的假肢模型。Jang等[4]实现了电动轮椅基于sEMG的简单分类器的连续控制。

从信号精准度来讲，无线采集模块相对有线方式具有较大优势，电池供电有效避免了工频干扰，采集过程中也不会因为人体的运动而造成导联线的串扰，且体积相对较小，便于携带[5]。但对于sEMG采集及基于sEMG控制策略的电路集成，无线采集系统很难满足功能性电刺激、控制电机[6]等的功率要求。对于有线方式，Khushaba等[7]在利用sEMG控制假肢的实验中，用32个电极对手指运动的sEMG进行采集，准确率高达98%，之后利用双电极，准确率也能达到93%，因此，在不影响分类准确度的前提下，减少电极数量将大大简化对控制策略的要求。

本研究设计了一款双通道sEMG采集装置，采用上下位机结构。下位机主要由sEMG采集模块和STM32主控芯片等组成，实现sEMG的采集。上位机由MATLAB编写的图形用户界面(GUI)，实现了与下位机的数据通讯，可以对采集的sEMG进行处理分析，并且可以发送指令对下位机进行控制。

2 设计与实现

sEMG采集装置包括上、下位机两部分。下位机主要包括电源模块、信号采集模块及MCU控制模块；上位机是由MATLAB编写的图形用户界面，主要用来进行数据的处理分析及对下位机的指令控制，数据处理包含串口数据收发功能及对数据的频谱转换。……