CN102319080A - 测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置 - Google Patents
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Abstract
一种测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，设有五根可以独立自由转动的手指套杆，实验人员的单手五指可以分别套于这五个指套杆上的指套中。当指套杆定位销没有插入时，实验人员的五指运动可以带动这些指套杆做独立自由的转动，在指套杆转动轴上设有码盘，可以记录转动的位置和速度；当指套杆定位销插入时，实验人员的五指运动不能带动指套杆运动，这时贴于指套杆上的应变片传感器可以测量出指套杆的形变，从而可测出实验人员手指的用力大小。在测量五指运动的速度或力度的同时，贴于实验人员手臂肌电信号活跃区域的肌电采集电极记录下五指运动时的肌电信号，这样同时记录下足够的信息可供设计人员分析肌电信号和手部运动之间的规律性关系。
Description
技术领域
本发明涉及手部动作速度和力度测试装置，特别是一种用于设计肌电假手的手部动作与手部肌电信号之间规律性的测量装置，属于与力度和位置相关的信号采集与处理、计算机测量等技术领域。
背景技术
虽然肌电控制假手已经出现了很多年，但在设计肌电假手的控制方法时，关于肌电信号和手部运动之间的规律性问题一直都是困扰设计人员的一个重要为题，目前还没有一种有效的测量肌电信号和手部运动之间规律性的测量装置，设计人员都靠部分实验和经验来设计肌电假手的控制方法，给肌电假手的控制的稳定性和肌电假手动作控制的协调性带来一定影响。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种用于设计肌电假手的手部动作与手部肌电信号之间规律性的测量装置，可以同时记录实验人员的手部动作的速度或力度和肌电信号，供肌电假手的设计人员分析两种之间的规律性关系。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，其特征是包括肌电信号采集电极、手指动作测量单元、信号采集装置和计算机；所述肌电信号采集电极的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，所述手指动作测量单元的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，信号采集装置的信号输出端连接计算机；
所述手指动作测量单元有5个，分别对应人手的5个手指；每个手指动作测量单元包括手指套杆、指环、码盘、支架和应变片传感器；手指套杆通过转轴与支架连接，构成悬臂梁结构；在转轴上设有码盘；指环设在手指套杆的首端；所述手指套杆末端与支架上设有对应的定位孔，定位孔内设有可插拔的插销；
所述手指套杆的根部设有切槽，应变片传感器贴在切槽内，转轴设在悬臂梁结构的末端；
各个手指动作测量单元的支架固定在一柱形物体上，各个支架的位置与人手自然张开时，各个手指的位置对应。
手指套杆末端与支架上对应的定位孔有多组。
所述信号采集装置包括A/D转换器和接口电路；所述A/D转换器把来自手指动作测量单元的模拟信号和肌电信号采集电极的模拟信号转换成数字信号后，经接口电路传给计算机。
本技术方案的原理说明如下：
设有五根可以独立自由转动的手指套杆，实验人员的单手五指可以分别套于这五个指套杆上的指套中。当指套杆定位销没有插入时，实验人员的五指运动可以带动这些指套杆做独立自由的转动，在指套杆转动轴上设有码盘，可以记录转动的位置和速度；当指套杆定位销插入时，实验人员的五指运动不能带动指套杆运动，这时贴于指套杆上的应变片传感器可以测量出指套杆的形变，从而可测出实验人员手指的用力大小。在测量五指运动的速度或力度的同时，贴于实验人员手臂肌电信号活跃区域的肌电采集电极记录下五指运动时的肌电信号，这样同时记录下足够的信息可供设计人员分析肌电信号和手部运动之间的规律性关系。
本发明具有以下优点：
本发明采用专门设计的手部动作时的速度或力度记录装置来用于肌电假手控制方法设计，实现了对设计所需数据采集方法上的创新。实验者只需要简单佩戴该装置，就能快速、准确的记录手部运动的速度或力度以及肌电信号。该装置可以快速记录大量实验群体的实验数据，为实验分析结果的有效性提供保障。而且由于本装置采用可以独立自由转动的手指套杆装置，可以适应任何人得手型，并且可以对五指的任意指头的运动进行分别测试，为肌电假手的手指分别控制的发展也提供了有效的实验数据保障。
附图说明
图1为本技术方案手部运动测量装置的机械结构示意图；
图2为本技术方案的工作流程图；
手指套杆1、指环2、码盘3、应变片传感器4、定位孔5、支架6。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
一种测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，其特征是包括肌电信号采集电极、手指动作测量单元、信号采集装置和计算机；所述肌电信号采集电极的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，所述手指动作测量单元的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，信号采集装置的信号输出端连接计算机；
所述手指动作测量单元有5个，分别对应人手的5个手指；每个手指动作测量单元包括手指套杆、指环、码盘、支架和应变片传感器；手指套杆通过转轴与支架连接，构成悬臂梁结构；在转轴上设有码盘；指环设在手指套杆的首端；所述手指套杆末端与支架上设有对应的定位孔，定位孔内设有可插拔的插销；
所述手指套杆的根部设有切槽，应变片传感器贴在切槽内，转轴设在悬臂梁结构的末端；
各个手指动作测量单元的支架固定在一柱形物体上，各个支架的位置与人手自然张开时，各个手指的位置对应。
手指套杆末端与支架上对应的定位孔有多组。
所述信号采集装置包括A/D转换器和接口电路；所述A/D转换器把来自手指动作测量单元的模拟信号和肌电信号采集电极的模拟信号转换成数字信号后，经接口电路传给计算机。
如图1所示，该设备设置有五个可以独立自由转动的手指套杆1，每个手指套杆的末端设置有指环2，实验者的手指沿着箭头方向套入指环中，每个手指套杆的根部设有四个定位孔5。当定位销没有插入定位孔5时，实验者的手指可以带动手指套杆自由转动，由设置在手指套杆转动轴位置的码盘3测量出手指套杆的转动位置和转动速度；当定位销插入定位孔5后，实验者手指就不能带动手指套杆转动了，手指套杆就形成了一个悬臂梁结构，实验者手指用力会引起手指套杆的形变，这时在手指套杆根部位置贴合的应变片传感器4会测量出这些形变的大小，从而得出实验者手指用力的大小。
如图2所示，手部运动测量装置的工作方式分为两种情况，一种为定位销没有插入时，在这种情况下码盘工作，码盘输出手指套杆的运动位置和速度信息提供给信号采集装置；另一种为定位销插入时，在这种情况下应变片传感器工作，应变片传感器输出力度信息提供给信号采集装置。另外，当肌电信号采集电极采集到肌电信号之后，把该信号提供给信号采集装置。最后由信号采集装置把采集到的所有信息汇总传输给计算机供设计人员分析使用。
Claims (3)
1.一种测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，其特征是包括肌电信号采集电极、手指动作测量单元、信号采集装置和计算机；所述肌电信号采集电极的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，所述手指动作测量单元的信号输出端连接信号采集装置的信号输入端，信号采集装置的信号输出端连接计算机；
所述手指动作测量单元有5个，分别对应人手的5个手指；每个手指动作测量单元包括手指套杆、指环、码盘、支架和应变片传感器；手指套杆通过转轴与支架连接，构成悬臂梁结构；在转轴上设有码盘；指环设在手指套杆的首端；所述手指套杆末端与支架上设有对应的定位孔，定位孔内设有可插拔的插销；
所述手指套杆的根部设有切槽，应变片传感器贴在切槽内，转轴设在悬臂梁结构的末端；
各个手指动作测量单元的支架固定在一柱形物体上，各个支架的位置与人手自然张开时，各个手指的位置对应。
2.根据权利要求1所述的测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，其特征是手指套杆末端与支架上对应的定位孔有多组。
3.根据权利要求1所述的测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置，其特征是所述信号采集装置包括A/D转换器和接口电路；所述A/D转换器把来自手指动作测量单元的模拟信号和肌电信号采集电极的模拟信号转换成数字信号后，经接口电路传给计算机。
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Publications (1)
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| CN102319080A true CN102319080A (zh) | 2012-01-18 |
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| CN201110244341A Pending CN102319080A (zh) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | 测量手部动作与手部肌电信号之间规律性的装置 |
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| CN (1) | CN102319080A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107696048A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-16 | 华中科技大学 | 一种具有力位传感的刚柔耦合机械手指及其感知方法 |
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| EP0725665B1 (en) * | 1993-10-13 | 1998-01-14 | Neuromotion, Inc. | Garment for applying controlled electrical stimulation to restore motor function |
| CN101433491A (zh) * | 2008-12-05 | 2009-05-20 | 华中科技大学 | 多自由度的穿戴式手功能康复训练机器人及其控制系统 |
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