基于表面肌电信号的人机交互软件设计
2021-08-04李建亮王从庆展文豪曲思霖
计算机测量与控制 2021年7期
李建亮,王从庆,展文豪,曲思霖,张 民
(1.南京航空航天大学 自动化学院,南京 210016;2.中国航天员科研训练中心 人因工程国防科技重点实验室,北京 100094)
0 引言
近年来,人类对外太空探索日渐深入,但是空间中位置恶劣的环境给宇航员带来了严峻的威胁[1],很多作业人类无法直接进行。鉴于此,操控灵巧手辅助其完成任务是最有效的手段之一[2]。
表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)是指通过电子仪器设备检测到人体肌肉的静止或者收缩时的电信号,在生物医学、生物机械等领域有很好的应用价值[3-5]。主要分为侵入式电极和非侵入式两类,侵入式电极需要将电极刺入肌肉组织获取肌肉的电信号,这种方法获取的信号干扰小,但是会给用户带来严重的损伤。非侵入式方法主要是通过贴片电极的方式采集表面肌电信号,这种方式对用户很友好,因此非常适合作为控制智能仿真灵巧手的输入信号[6]。
在利用sEMG进行人机交互方面,国内外很多科研单位进行了探索。著名的有加拿大的Thalmic Labs公司设计了MYO臂环,读取手臂肌群的肌电信号,实现了与无人机的人机交互[7]。上海交通大学和复旦大学合作进行了“神经的运动控制与控制信息源的研究”,通过提取神经信息来完成人机交互[8]。南京航空航天大学谢作述等人设计了一种16路肌电信号采集的神经接口,能够稳定地采集含有丰富运动信息的肌电信号[9]。利用肌电信号解码手势实现空间机器人的人机交互,摆脱了对肢体动作的要求,突破了依赖航天员操作鼠标键盘、操作杆等传统手动控制的局限性,有很大的应用价值。……
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