CN117621113A - 仿生手及其控制方法、控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种仿生手的控制方法，仿生手包括若干手指，仿生手的控制方法包括：根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度，每一手指对应一个初始角度和一个第一角度；检测肌电信号的持续时长；以及根据肌电信号的持续时长控制手指从第一角度弯曲至目标角度。本发明公开的仿生手的控制方法能够解决仿生手的手指难以精准控制的问题。此外，本发明还公开一种仿生手的控制装置及仿生手。

Description

仿生手及其控制方法、控制装置

技术领域

本发明涉及仿生手技术领域，特别涉及一种仿生手及其控制方法、控制装置。

背景技术

现有的仿生手各个手指由独立的驱动马达控制屈伸，手指的弯曲角度由控制屈伸的肌电信号决定，当肌电信号结束后，手指自动还原到张开位置。在很多应用场景中，如弹琴或打字等，手指并不需要大幅度弯曲，小幅度的弯曲便可达到最佳的动作效果。

然而，现有仿生手难以根据肌电信号精准地控制手指进行运动，影响弹琴或打字动作的精确度和舒适性。同时，过度弯曲需要更多的弯曲和还原时间，影响弹琴或打字的效率。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种仿生手及其控制方法、控制装置，旨在解决仿生手的手指难以精准控制的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种仿生手的控制方法，所述仿生手包括若干手指，所述仿生手的控制方法包括：

根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度，每一所述手指对应一个初始角度和一个第一角度；

检测所述肌电信号的持续时长；以及

根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度。

优选地，在根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度之前，所述仿生手的控制方法还包括：

根据接收到的触发信息确定场景模式，所述触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令，每一所述场景模式对应多个手指的预设角度范围，所述预设角度范围的端值为所述第一角度和第二角度，所述第二角度大于所述第一角度，所述目标角度位于所述预设角度范围内。

优选地，所述根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度包括：

根据所述场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，所述预设角度范围包括若干所述弯曲角度；以及

检测到所述持续时长与所述目标时长相匹配时，控制所述手指从所述第一角度弯曲至与所述目标时长相对应的弯曲角度。

优选地，在根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度之后，所述仿生手的控制方法还包括：

检测到所述目标角度等于所述第二角度，且持续接收到与所述手指相对应的肌电信号时，控制所述手指维持在所述第二角度；和/或

检测到所述肌电信号消失时，控制所述手指从所述目标角度弯曲至所述初始角度。

优选地，所述手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度的速度大于所述手指从所述第一角度弯曲至所述目标角度的速度。

优选地，所述根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度包括：

检测到所述肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度。

本发明进一步提出一种仿生手的控制装置，所述仿生手包括若干手指，所述仿生手的控制装置包括：

第一控制模块，用于根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度，每一所述手指对应一个初始角度和一个第一角度；

检测模块，用于检测所述肌电信号的持续时长；以及

第二控制模块，用于根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度。

优选地，所述仿生手的控制装置还包括：

确定模块，用于根据接收到的触发信息确定场景模式，所述触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令，每一所述场景模式对应多个手指的预设角度范围，所述预设角度范围的端值为所述第一角度和第二角度，所述第二角度大于所述第一角度，所述目标角度位于所述预设角度范围内。

优选地，所述第一控制模块包括：

第一子控制模块，用于在检测到所述肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度。

优选地，所述第二控制模块包括：

获取模块，用于根据所述场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，所述预设角度范围包括若干所述弯曲角度；以及

第二子控制模块，用于在检测到所述持续时长与所述目标时长相匹配时，控制所述手指从所述第一角度弯曲至与所述目标时长相对应的弯曲角度。

优选地，所述仿生手的控制装置还包括：

第三控制模块，用于在检测到所述目标角度等于所述第二角度，且持续接收到与所述手指相对应的肌电信号时，控制所述手指维持在所述第二角度；和/或

第四控制模块，用于在检测到所述肌电信号消失时，控制所述手指从所述目标角度弯曲至所述初始角度。

本发明进一步还提出一种仿生手，所述仿生手包括仿生手主体和如上所述的仿生手的控制装置，所述仿生手主体包括若干手指，所述控制装置设置于所述仿生手主体，用于驱动所述手指进行弯曲。

本发明技术方案：预先设定与手指相对应的初始角度和第一角度，在接收到残肢表面的肌电信号时控制手指从初始角度弯曲至第一角度，以确保手指的按压距离满足初步条件。之后，根据接收到的肌电信号的持续时长，控制手指从第一角度逐渐弯曲至目标角度，从而能够根据肌电信号的持续时长控制相应手指的按压力度。如当手指处于第一角度时，按压力度最轻；当手指处于目标角度时，按压力度较重。控制手指的弯曲角度能够相应调整压感控制，从而产生不同的按压效果，能够更加精准地控制手指的运动，同时有效提高控制效率。此外，由于手指从初始角度弯曲至第一角度的速度较快，手指从第一角度弯曲至目标角度的速度较慢，以此在控制手指的过程中快速和慢速运动相结合能够有效提升控制效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的仿生手的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的仿生手的控制方法的子流程图；

图3为本发明第二实施例提供的仿生手的控制方法的流程图；

图4为本发明第三实施例提供的仿生手的控制方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的仿生手的示意图；

图6为本发明实施例提供的控制设备的结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图；

图8为图7所示的仿生手的控制装置的第一控制模块的模块示意图；

图9为图7所示的仿生手的控制装置的第二控制模块的模块示意图；

图10为本发明第二实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图；

图11为本发明第三实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图；

图12为本发明第四实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图；

图13为本发明实施例提供的仿生手的模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请结合参看图1和图5，图1为本发明第一实施例提供的仿生手的控制方法的流程图，图5为本发明实施例提供的仿生手的示意图。仿生手的控制方法应用于仿生手1，仿生手1包括若干手指21，仿生手的控制方法用于控制仿生手1的手指21进行屈伸运动。本实施例中，仿生手1设有接收腔30，仿生手1通过接收腔30固定于佩戴者的手臂(残肢)上，接收腔30的腔壁与佩戴者的手臂肌肉相贴合。仿生手1在接收腔30的腔壁上设置有多个肌电电极(图未示)，肌电电极用于采集肌肉产生的动作电位并形成残肢表面的肌电信号。

仿生手1还包括用于执行仿生手的控制方法的控制设备10，控制设备10与肌电电极电性连接。控制设备10的相关功能可以由一个设备实现，也可以由多个设备共同实现，还可以是由一个设备内的一个或多个功能模块实现，在此不作具体限定。可以理解的是，上述功能既可以是硬件设备中的网络元件，也可以是在专用硬件上运行的软件功能，或者是硬件与软件的结合，或者是平台(例如，云平台)上实例化的虚拟化功能。

仿生手的控制方法具体包括如下步骤。

步骤S102，根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度。

本实施例中，控制设备10能够接收残肢表面刺激肌电电极产生的肌电信号。控制设备10接收肌电电极发送的肌电信号，并根据残肢表面的肌电信号控制与肌电信号相对应的手指21从初始角度弯曲至第一角度。每一手指21对应一个初始角度和一个第一角度。初始角度为预先设定的未接收到相应肌电信号时手指21的弯曲角度；第一角度为预先设定的当接收到相应肌电信号时手指21的弯曲角度。其中，弯曲角度可以表示手指21弯曲时手指21的末端部分(对应远节指骨)与手掌平面之间所形成的夹角；角度越大，手指21的弯曲程度越高。在一些可行的实施例中，弯曲角度还可以表示手指21弯曲时手指21的任一部分(对应中节指骨或者近节指骨)与手掌平面之间所形成的夹角。不同手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同；不同手指21所对应的第一角度可以相同，也可以不同。初始角度可以由佩戴者根据使用习惯或者个人偏好预先设置，初始角度也可以由多次训练提取对应的肌电数据和弯曲度数据等分析生成，在此不做限定。

在一些实施例中，根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度包括：检测到肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度。

本实施例中，控制设备10接收到肌电信号后，还对肌电信号的持续时长进行检测。接收到肌电信号时，控制设备10记录相应的接收时间，并计算肌电信号的持续时长。控制设备10判断肌电信号的持续时长是否大于或者等于预先设定的时长阈值。当肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，表示接收到的肌电信号为有效的控制信号，则控制设备10控制与肌电信号相对应的手指21从初始角度弯曲至第一角度。控制设备10对接收到的肌电信号的持续时长进行检测，持续时长大于或者等于时长阈值后才控制手指21进行弯曲，能够避免肌电信号波动而导致误操作。其中，预设的时长阈值可以根据实际控制情况进行设置，在此不做限定。

在一些实施例中，在根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度之前，仿生手的控制方法还包括：根据接收到的触发信息确定场景模式。

本实施例中，控制设备10接收触发信息，并对触发信息进行识别，以得到与触发信息相对应的场景模式。控制设备10可以控制仿生手1进入相应的场景模式，在特定的场景模式下，控制设备10仅能控制对应的手指1进行运动。具体地，场景模式可以包括弹琴场景、打字场景、写字场景、抓取场景等。其中，每一场景模式对应多个手指21的预设角度范围，预设角度范围用于限定手指21弯曲时的动作范围，预设角度范围的端值为第一角度和第二角度，第二角度大于第一角度，目标角度位于预设角度范围内。可以理解的是，目标角度大于或者等于第一角度，目标角度小于或者等于第二角度。

触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令。触发信息可以是肌电数据、运动数据和控制指令中的任意一种，也可以是肌电数据、运动数据和控制指令中任意两者或者三者的组合。特定动作可以为特定的手势动作，如仿生手1的全部手指21快速地做两次连续握拳张开的动作、仿生手1的单个特定手指21连续多次做出快速弯曲张开的动作、仿生手1的手腕转动的动作等。佩戴者可以通过做特定的手势动作以产生肌电数据，作为触发信息；佩戴者可以通过做特定的手势动作以产生运动数据，作为触发信息；佩戴者还可以通过外部设备发送控制指令，作为触发信息。

具体地，当佩戴者做出特定的手势动作时，肌电电极将采集到的肌电信号集合成为肌电数据，作为触发信息发送至控制设备10。仿生手1还设有与控制设备10通信连接的惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)，当佩戴者做出特定的手势动作时，惯性传感器将采集到的数据集合成为运动数据，作为触发信息发送至控制设备10。控制设备10还与外部设备通信连接，当佩戴者通过外部设备生成控制指令时，外部设备将控制指令作为触发信息发送至控制设备10。

本实施例中，每一场景模式中，每一手指21均对应一个初始角度。同一场景模式下，不同手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同；不同场景模式下，同一手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同。预先设置不同场景模式下，每一手指21进行弯曲时的最佳屈伸角度范围，即预设角度范围。同一场景模式下，不同手指21所对应的预设角度范围可以相同，也可以不同；不同场景模式下，同一手指21所对应的预设角度范围可以相同，也可以不同。预设角度范围，即第一角度和第二角度的具体大小可以由佩戴者根据使用习惯或者个人偏好预先设置，也可以由控制训练时提取的肌电数据和手指21的弯曲度数据等分析生成，在此不做限定。但不论初始角度和预设角度范围如何设置，一个场景模式中，一个手指21仅对应一个初始角度和一个预设角度范围。

举例来说，若仿生手1当前的场景模式为打字场景，打字场景中，所有手指21的初始角度均为180°，食指的预设角度范围为5-20°，其中第一角度为5°，第二角度为20°。可以理解的是，当所有手指21均处于初始角度时，仿生手1呈握拳状态。当检测到肌电信号的类型为食指信号时，控制设备10控制仿生手1的食指从180°弯曲至5°，即仿生手1从握拳状态变化至伸出食指的状态。若仿生手1当前的场景模式为弹琴场景，弹琴场景中，所有手指21的初始角度均为0°，食指的预设角度范围为5-30°，其中第一角度为5°，第二角度为30°。可以理解的是，当所有手指21均处于初始角度时，仿生手1呈展开状态。当检测到肌电信号的类型为食指信号时，控制设备10控制仿生手1的食指从0°弯曲至5°，即仿生手1从展开状态变化至仅食指弯曲的状态。

在一些实施例中，控制设备10可以在检测到触发信息与特定动作相匹配时，获取与特定动作相对应的场景模式。具体地，控制设备10将接收到的触发信息与预先设置的特定动作进行匹配识别，当触发信息与特定动作相匹配时，控制设备10获取与特定动作相对应的场景模式。可以理解的是，当触发信息为肌电数据或者运动数据时，控制设备10才需要将触发信息与特定动作进行匹配识别；当触发信息为控制指令时，控制设备10直接根据控制指令获取相对应的场景模式。即是说，控制指令可以直接控制仿生手1进入相对应的场景模式，每一控制指令与一个场景模式相对应。其中，特定动作与场景模式的具体对应情况可以由佩戴者进行设置，在此不做限定。特定动作可以与仿生手1做日常常规动作不同，以避免佩戴者在日常活动中误触发进入特定的场景模式。

步骤S104，检测肌电信号的持续时长。

本实施例中，控制设备10检测肌电信号的持续时长。具体地，接收到肌电信号时，控制设备10记录相应的接收时间，并计算肌电信号的持续时长。

步骤S106，根据肌电信号的持续时长控制手指从第一角度弯曲至目标角度。

本实施例中，控制设备10根据肌电信号的持续时长，控制手指21从第一角度弯曲至目标角度。其中，目标角度为佩戴者控制手指21在运动过程中的目标弯曲角度，即手指21达到目标角度后不再继续弯曲。

如何根据肌电信号的持续时长控制手指从第一角度弯曲至目标角度的具体过程将在下文详细描述。

在一些实施例中，手指21从初始角度弯曲至第一角度的速度大于手指21从第一角度弯曲至目标角度的速度。

本实施例中，控制设备10控制手指21从初始角度弯曲至第一角度的速度记为第一速度，控制设备10控制手指21从第一角度弯曲至目标角度的速度记为第二速度，第一速度大于第二速度。可以理解的是，手指21从初始角度弯曲至第一角度的速度较快，手指21从第一角度弯曲至目标角度的速度较慢，手指21快速、慢速运动相结合能够有效提升控制效率。

举例来说，当检测到肌电信号的类型为食指信号时，控制设备10控制食指从初始角度快速达到相应预设角度范围的第一角度，食指达到第一角度后，若仍持续接收到食指信号，则控制设备10控制食指在预设角度范围内继续慢速弯曲，直至弯曲至目标角度。

在控制手指进行屈伸的过程中，若手指的弯曲角度较小，可能会导致按压距离不足；若手指的弯曲角度较大，可能会因为过度弯曲造成按压不便，影响控制效率。本实施例技术方案中，预先设定与手指相对应的初始角度和第一角度，在接收到残肢表面的肌电信号时控制手指从初始角度弯曲至第一角度，以确保手指的按压距离满足初步条件。之后，根据接收到的肌电信号的持续时长，控制手指从第一角度逐渐弯曲至目标角度，从而能够根据肌电信号的持续时长控制相应手指的按压力度。如当手指处于第一角度时，按压力度最轻；当手指处于目标角度时，按压力度较重。控制手指的弯曲角度能够相应调整压感控制，从而产生不同的按压效果，能够更加精准地控制手指的运动，同时有效提高控制效率，如弹琴时，手指的弯曲角度不同，相应的按压力度不同，能够产生不同的音量。

请结合参看图2，其为本发明实施例提供的仿生手的控制方法的子流程图。步骤S106具体包括如下步骤。

步骤S202，根据场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。

本实施例中，控制设备10根据场景模式，获取相对应的目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。其中，预设角度范围包括若干弯曲角度。需要说明的是，由于每一场景模式对应多个手指21的预设角度范围，一个预设角度范围对应一个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，因此，每一场景模式对应多个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系；每一场景模式中，每一手指21对应一个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。

具体地，控制设备10预先设定有不同场景模式下，不同手指21对应的目标时长与弯曲角度之间的映射关系。目标时长为若干等间隔设置的时间节点，弯曲角度为预设角度范围内若干等间隔设置的角度值，一个目标时长与一个弯曲角度相对应。其中，目标时长也可以为非等间隔设置的时间节点，弯曲角度也可以为非等间隔设置的角度值；目标时长与弯曲角度之间的具体映射关系可以根据实际控制情况进行设置，在此不做限定。

举例来说，某一场景模式中，食指的预设角度范围为0-20°；设定弯曲角度为5°、10°、15°以及20°，目标时长为0.02毫秒、0.04毫秒、0.06毫秒以及0.08毫秒。构建该场景模式下食指对应的目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系为：0.02毫秒对应5°，0.04毫秒对应10°，0.06毫秒对应15°，0.08毫秒对应20°。

步骤S204，检测到持续时长与目标时长相匹配时，控制手指从第一角度弯曲至与目标时长相对应的弯曲角度。

本实施例中，当持续时长与其中一个目标时长相对应时，控制设备10控制手指21从第一角度弯曲至与该目标时长相对应的弯曲角度处。可以理解的是，目标角度为与目标时长相对应的弯曲角度。在检测过程中，当持续时长与一个目标时长相匹配，则控制设备10控制手指21弯曲至相应的弯曲角度；当持续时长增加至与下一目标时长相匹配，则控制设备10控制手指21从当前弯曲角度弯曲至下一弯曲角度。即是说，控制设备10可以根据持续时长逐级控制手指21的弯曲程度，随着持续时长的增加，手指21的弯曲程度越大；或者，随着持续时长的增加，手指21的弯曲程度越小。

举例来说，在上述场景模式中，当检测到食指信号的持续时长未达到0.02毫秒时，控制设备10控制食指维持在0°；当检测到食指信号的持续时长达到0.02毫秒时，控制设备10控制食指从0°弯曲至5°；当检测到食指信号的持续时长达到0.04毫秒时，控制设备10控制食指从5°弯曲至10°。

本实施例技术方案中，预先构建不同场景模式下，不同手指对应的目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。在实际控制过程中，将接收到的肌电信号的持续时长与相应的目标时长进行匹配，从而控制手指弯曲至相对应的弯曲角度。随着持续时长的增加，手指的弯曲角度逐渐增大；或者，随着持续时长的增加，手指的弯曲角度逐渐减小，从而能够更加精准地对手指的弯曲程度进行控制，使得对手指按压力度的控制更加符合相应的场景模式。

请结合参看图3，其为本发明第二实施例提供的仿生手的控制方法的流程图。执行步骤S106之后，仿生手的控制方法还包括如下步骤。

步骤S108，检测到目标角度等于第二角度，且持续接收到与手指相对应的肌电信号时，控制手指维持在第二角度。

本实施例中，在控制手指21运动的过程中，控制设备10对手指21的弯曲角度进行检测。当根据肌电信号的持续时长控制手指21弯曲至相对应的第二角度时，控制设备10控制手指21的弯曲角度维持在相应的第二角度。可以理解的是，无论手指21对应的肌电信号的持续时长多长，手指21的最大弯曲角度均为相对应的第二角度。即是说，手指21只能在预先设定好的预设角度范围内弯曲；在手指21的弯曲角度达到最大值，即第二角度时，控制手指21的弯曲角度维持在最大值。当手指21处于第二角度后仍然接收到相应的肌电信号，将手指21维持在第二角度，能够有效避免肌电信号波动或持续时间过长而导致手指21发生过度弯曲的情况。

举例来说，若仿生手1当前的场景模式为打字场景，打字场景中，食指的预设角度范围为5-20°，根据食指信号的持续时长，控制设备10控制仿生手1的食指弯曲至20°后，若仍然接收到食指信号，则控制设备10控制食指的弯曲角度维持在20°。

请结合参看图4，其为本发明第三实施例提供的仿生手的控制方法的流程图。执行步骤S106之后，仿生手的控制方法还包括如下步骤。

步骤S109，检测到肌电信号消失时，控制手指从目标角度弯曲至初始角度。

本实施例中，控制设备10根据肌电信号控制相应的手指21弯曲后，若检测到与弯曲的手指21相对应的肌电信号消失，即不再检测到相对应的肌电信号时，控制设备10控制弯曲的手指21从目标角度弯曲至与该手指21相对应的初始角度。

本实施例技术方案中，当手指的弯曲角度达到预设角度范围的最大值，即第二角度时，若仍然接收到与该手指相对应的肌电信号，则控制该手指维持在第二角度，能够有效避免手指发生过度弯曲导致按压力度过大的现象；若与该手指相对应的肌电信号消失，则控制该手指恢复至初始角度，回到原始状态，使得对手指的控制更加符合相应的场景模式。

请结合参看图6，其为本发明实施例提供的控制设备的结构示意图。本发明还提出一种控制设备10，控制设备10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。控制设备10可以包括：处理器1001(例如CPU)、网络接口1004、用户接口1003、存储器1005和通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元，比如键盘(Keyboard)，用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器；存储器1005还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的控制设备10结构并不构成对控制设备10的限定，控制设备10可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图6所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及计算机可执行指令。

在图6所示的控制设备10中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器1001调用执行时实现上述的仿生手的控制方法的步骤。

基于前述实施例所提出的计算机可执行指令，本发明还提出一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被处理器执行时，实现前述实施例所记载的仿生手的控制方法。

请结合参看图7，其为本发明第一实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图。仿生手的控制装置40包括第一控制模块41、检测模块42以及第二控制模块43。

第一控制模块41，用于根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度。

本实施例中，第一控制模块41能够接收残肢表面刺激肌电电极产生的肌电信号。第一控制模块41接收肌电电极发送的肌电信号，并根据残肢表面的肌电信号控制与肌电信号相对应的手指21从初始角度弯曲至第一角度。每一手指21对应一个初始角度和一个第一角度。初始角度为预先设定的未接收到相应肌电信号时手指21的弯曲角度；第一角度为预先设定的当接收到相应肌电信号时手指21的弯曲角度。其中，弯曲角度可以表示手指21弯曲时手指21的末端部分(对应远节指骨)与手掌平面之间所形成的夹角；角度越大，手指21的弯曲程度越高。在一些可行的实施例中，弯曲角度还可以表示手指21弯曲时手指21的任一部分(对应中节指骨或者近节指骨)与手掌平面之间所形成的夹角。不同手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同；不同手指21所对应的第一角度可以相同，也可以不同。初始角度可以由佩戴者根据使用习惯或者个人偏好预先设置，初始角度也可以由多次训练提取对应的肌电数据和弯曲度数据等分析生成，在此不做限定。

检测模块42，用于检测肌电信号的持续时长。

本实施例中，检测模块42检测肌电信号的持续时长。具体地，接收到肌电信号时，检测模块42记录相应的接收时间，并计算肌电信号的持续时长。

第二控制模块43，用于根据肌电信号的持续时长控制手指从第一角度弯曲至目标角度。

本实施例中，第二控制模块43根据肌电信号的持续时长，控制手指21从第一角度弯曲至目标角度。其中，目标角度为佩戴者控制手指21在运动过程中的目标弯曲角度，即手指21达到目标角度后不再继续弯曲。

请结合参看图8，其为本发明第一实施例提供的仿生手的控制装置的第一控制模块的模块示意图。第一控制模块41包括第一子控制模块411。

第一子控制模块411，用于在检测到肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度。

本实施例中，接收到肌电信号后，第一子控制模块411还对肌电信号的持续时长进行检测。接收到肌电信号时，第一子控制模块411记录相应的接收时间，并计算肌电信号的持续时长。第一子控制模块411判断肌电信号的持续时长是否大于或者等于预先设定的时长阈值。当肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，表示接收到的肌电信号为有效的控制信号，则第一子控制模块411控制与肌电信号相对应的手指21从初始角度弯曲至第一角度。第一子控制模块411对接收到的肌电信号的持续时长进行检测，持续时长大于或者等于时长阈值后才控制手指21进行弯曲，能够避免肌电信号波动而导致误操作。其中，预设的时长阈值可以根据实际控制情况进行设置，在此不做限定。

请结合参看图9，其为本发明第一实施例提供的仿生手的控制装置的第二控制模块的模块示意图。第二控制模块43包括获取模块431和第二子控制模块432。

获取模块431，用于根据场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。

本实施例中，获取模块431根据场景模式，获取相对应的目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。其中，预设角度范围包括若干弯曲角度。需要说明的是，由于每一场景模式对应多个手指21的预设角度范围，一个预设角度范围对应一个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，因此，每一场景模式对应多个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系；每一场景模式中，每一手指21对应一个目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系。

具体地，获取模块431预先设定有不同场景模式下，不同手指21对应的目标时长与弯曲角度之间的映射关系。目标时长为若干等间隔设置的时间节点，弯曲角度为预设角度范围内若干等间隔设置的角度值，一个目标时长与一个弯曲角度相对应。其中，目标时长也可以为非等间隔设置的时间节点，弯曲角度也可以为非等间隔设置的角度值；目标时长与弯曲角度之间的具体映射关系可以根据实际控制情况进行设置，在此不做限定。

第二子控制模块432，用于在检测到持续时长与目标时长相匹配时，控制手指从第一角度弯曲至与目标时长相对应的弯曲角度。

本实施例中，当持续时长与其中一个目标时长相对应时，第二子控制模块432控制手指21从第一角度弯曲至与该目标时长相对应的弯曲角度处。可以理解的是，目标角度为与目标时长相对应的弯曲角度。在检测过程中，当持续时长与一个目标时长相匹配，则第二子控制模块432控制手指21弯曲至相应的弯曲角度；当持续时长增加至与下一目标时长相匹配，则第二子控制模块432控制手指21从当前弯曲角度弯曲至下一弯曲角度。即是说，第二子控制模块432可以根据持续时长逐级控制手指21的弯曲程度，随着持续时长的增加，手指21的弯曲程度越大；或者，随着持续时长的增加，手指21的弯曲程度越小。

请结合参看图10，其为本发明第二实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图。仿生手的控制装置40还包括确定模块44。

确定模块44，用于根据接收到的触发信息确定场景模式。

本实施例中，确定模块44接收触发信息，并对触发信息进行识别，以得到与触发信息相对应的场景模式。确定模块44可以控制仿生手1进入相应的场景模式，在特定的场景模式下，确定模块44仅能控制对应的手指1进行运动。具体地，场景模式可以包括弹琴场景、打字场景、写字场景、抓取场景等。其中，每一场景模式对应多个手指21的预设角度范围，预设角度范围用于限定手指21弯曲时的动作范围，预设角度范围的端值为第一角度和第二角度，第二角度大于第一角度，目标角度位于预设角度范围内。可以理解的是，目标角度大于或者等于第一角度，目标角度小于或者等于第二角度。

触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令。触发信息可以是肌电数据、运动数据和控制指令中的任意一种，也可以是肌电数据、运动数据和控制指令中任意两者或者三者的组合。特定动作可以为特定的手势动作，如仿生手1的全部手指21快速地做两次连续握拳张开的动作、仿生手1的单个特定手指21连续多次做出快速弯曲张开的动作、仿生手1的手腕转动的动作等。佩戴者可以通过做特定的手势动作以产生肌电数据，作为触发信息；佩戴者可以通过做特定的手势动作以产生运动数据，作为触发信息；佩戴者还可以通过外部设备发送控制指令，作为触发信息。

具体地，当佩戴者做出特定的手势动作时，肌电电极将采集到的肌电信号集合成为肌电数据，作为触发信息发送至确定模块44。仿生手1还设有与确定模块44通信连接的惯性传感器(Inertial Measurement Unit，IMU)，当佩戴者做出特定的手势动作时，惯性传感器将采集到的数据集合成为运动数据，作为触发信息发送至确定模块44。确定模块44还与外部设备通信连接，当佩戴者通过外部设备生成控制指令时，外部设备将控制指令作为触发信息发送至确定模块44。

本实施例中，每一场景模式中，每一手指21均对应一个初始角度。同一场景模式下，不同手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同；不同场景模式下，同一手指21所对应的初始角度可以相同，也可以不同。预先设置不同场景模式下，每一手指21进行弯曲时的最佳屈伸角度范围，即预设角度范围。同一场景模式下，不同手指21所对应的预设角度范围可以相同，也可以不同；不同场景模式下，同一手指21所对应的预设角度范围可以相同，也可以不同。预设角度范围，即第一角度和第二角度的具体大小可以由佩戴者根据使用习惯或者个人偏好预先设置，也可以由控制训练时提取的肌电数据和手指21的弯曲度数据等分析生成，在此不做限定。但不论初始角度和预设角度范围如何设置，一个场景模式中，一个手指21仅对应一个初始角度和一个预设角度范围。

请结合参看图11，其为本发明第三实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图。仿生手的控制装置40还包括第三控制模块45。

第三控制模块45，用于在检测到目标角度等于第二角度，且持续接收到与手指相对应的肌电信号时，控制手指维持在第二角度。

本实施例中，在控制手指21运动的过程中，第三控制模块45对手指21的弯曲角度进行检测。当根据肌电信号的持续时长控制手指21弯曲至相对应的第二角度时，第三控制模块45控制手指21的弯曲角度维持在相应的第二角度。可以理解的是，无论手指21对应的肌电信号的持续时长多长，手指21的最大弯曲角度均为相对应的第二角度。即是说，手指21只能在预先设定好的预设角度范围内弯曲；在手指21的弯曲角度达到最大值，即第二角度时，控制手指21的弯曲角度维持在最大值。当手指21处于第二角度后仍然接收到相应的肌电信号，将手指21维持在第二角度，能够有效避免肌电信号波动或持续时间过长而导致手指21发生过度弯曲的情况。

请结合参看图12，其为本发明第四实施例提供的仿生手的控制装置的模块示意图。仿生手的控制装置40还包括第四控制模块46。

第四控制模块46，用于在检测到肌电信号消失时，控制手指从目标角度弯曲至初始角度。

本实施例中，根据肌电信号控制相应的手指21弯曲后，第四控制模块46若检测到与弯曲的手指21相对应的肌电信号消失，即不再检测到相对应的肌电信号时，第四控制模块46控制弯曲的手指21从目标角度弯曲至与该手指21相对应的初始角度。

请结合参看图13，其为本发明实施例提供的仿生手的模块示意图。仿生手1包括仿生手主体20和仿生手的控制装置40，仿生手主体20包括若干手指21，控制装置40设置于仿生手主体20，用于驱动手指21进行弯曲。

本实施例中，仿生手主体20设有接收腔，接收腔的腔壁上设置有多个肌电电极，控制装置40与肌电电极电性连接。仿生手1通过接收腔固定于佩戴者的手臂(残肢)上，接收腔的腔壁与佩戴者的手臂肌肉相贴合，肌电电极可以采集肌肉产生的动作电位，形成残肢表面的肌电信号，并将肌电信号发送至控制装置40。

在一些实施例中，仿生手1还包括设置于仿生手主体20的惯性传感器，惯性传感器与控制装置40通信连接，惯性传感器可以采集佩戴者控制仿生手1进行运动产生的运动数据，并将运动数据发送至控制装置40。

在一些实施例中，控制装置40还可以与外部设备通信连接。佩戴者可以通过外部设备发送控制指令至控制装置40。外部设备可以为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机或者智能手表等终端。

控制装置40的具体结构参照上述实施例。由于仿生手1采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。

Claims (11)

1.一种仿生手的控制方法，所述仿生手包括若干手指，其特征在于，所述仿生手的控制方法包括：

根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度，每一所述手指对应一个初始角度和一个第一角度；

检测所述肌电信号的持续时长；以及

根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度；

其中，所述手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度的速度大于所述手指从所述第一角度弯曲至所述目标角度的速度。

2.根据权利要求1所述的仿生手的控制方法，其特征在于，在根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度之前，所述仿生手的控制方法还包括：

根据接收到的触发信息确定场景模式，所述触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令，每一所述场景模式对应多个手指的预设角度范围，所述预设角度范围的端值为所述第一角度和第二角度，所述第二角度大于所述第一角度，所述目标角度位于所述预设角度范围内。

3.根据权利要求2所述的仿生手的控制方法，其特征在于，所述根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度包括：

根据所述场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，所述预设角度范围包括若干所述弯曲角度；以及

检测到所述持续时长与所述目标时长相匹配时，控制所述手指从所述第一角度弯曲至与所述目标时长相对应的弯曲角度。

4.根据权利要求2所述的仿生手的控制方法，其特征在于，在根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度之后，所述仿生手的控制方法还包括：

检测到所述目标角度等于所述第二角度，且持续接收到与所述手指相对应的肌电信号时，控制所述手指维持在所述第二角度；和/或

检测到所述肌电信号消失时，控制所述手指从所述目标角度弯曲至所述初始角度。

5.根据权利要求1所述的仿生手的控制方法，其特征在于，所述根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度包括：

检测到所述肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度。

6.一种仿生手的控制装置，所述仿生手包括若干手指，其特征在于，所述仿生手的控制装置包括：

第一控制模块，用于根据残肢表面的肌电信号控制相对应的手指从初始角度弯曲至第一角度，每一所述手指对应一个初始角度和一个第一角度；

检测模块，用于检测所述肌电信号的持续时长；以及

第二控制模块，用于根据所述肌电信号的持续时长控制所述手指从所述第一角度弯曲至目标角度。

7.根据权利要求6所述的仿生手的控制装置，其特征在于，所述仿生手的控制装置还包括：

确定模块，用于根据接收到的触发信息确定场景模式，所述触发信息包括特定动作对应的肌电数据、运动数据和/或控制指令，每一所述场景模式对应多个手指的预设角度范围，所述预设角度范围的端值为所述第一角度和第二角度，所述第二角度大于所述第一角度，所述目标角度位于所述预设角度范围内。

8.根据权利要求6所述的仿生手的控制装置，其特征在于，所述第一控制模块包括：

第一子控制模块，用于在检测到所述肌电信号的持续时长大于或者等于预设的时长阈值时，控制相对应的手指从所述初始角度弯曲至所述第一角度。

9.根据权利要求7所述的仿生手的控制装置，其特征在于，所述第二控制模块包括：

获取模块，用于根据所述场景模式获取目标时长与弯曲角度之间的预设映射关系，所述预设角度范围包括若干所述弯曲角度；以及

第二子控制模块，用于在检测到所述持续时长与所述目标时长相匹配时，控制所述手指从所述第一角度弯曲至与所述目标时长相对应的弯曲角度。

10.根据权利要求7所述的仿生手的控制装置，其特征在于，所述仿生手的控制装置还包括：

第三控制模块，用于在检测到所述目标角度等于所述第二角度，且持续接收到与所述手指相对应的肌电信号时，控制所述手指维持在所述第二角度；和/或

第四控制模块，用于在检测到所述肌电信号消失时，控制所述手指从所述目标角度弯曲至所述初始角度。

11.一种仿生手，其特征在于，所述仿生手包括仿生手主体和如权利要求6至10中任一项所述的仿生手的控制装置，所述仿生手主体包括若干手指，所述控制装置设置于所述仿生手主体，用于驱动所述手指进行弯曲。