RU2677787C1

RU2677787C1 - Method for managing devices

Info

Publication number: RU2677787C1
Application number: RU2017146022A
Authority: RU
Inventors: Тимур Бергалиев; Сергей Владимирович Сахно; Марья Александровна Киселева; Юрий Сергеевич Ковалев; Виталий Игоревич Крепак
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Битроникс"
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-01-21

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: method for controlling devices by processing electrical signals arising in the muscles of a person relates to medicine. In this case, the electromyogram sensor registers an electrical signal that occurs in the user's muscle when it is stressed. Signal is registered by reusable non-invasive electrodes on the surface of the user's skin. Sensor processes the registered electrical signal; in the process of processing, amplification and filtering are performed. Electromyogram sensor microcontroller converts a signal to a digital value using an analog-to-digital converter, generates a data packet that contains the name of the electromyogram sensor and the digital value of the signal, sends the generated data packet to the computing module. Compute module accumulates an array of digital signal values, calculates the amount of electrical muscular activity of the user after the accumulation of the number of digital values of the signal, calculates the difference between the maximum and minimum values of the above signal in the accumulated number of digital signal values and multiplies the obtained difference of the mentioned values by a numerical factor taking values from zero to one and determining the degree of contribution of the calculated signal value in relation to the calculated signal value earlier, and adds to the obtained difference between the maximum and minimum values of the above signal in the accumulated number of digital values of the signal multiplied by one minus the given numerical factor, taking a value from zero to one. When calculating the difference between the maximum and minimum values of the above signal for the first time, in the absence of a previously calculated difference between the maximum and minimum values of the signal in the accumulated number of digital signal values, to the calculated difference between the maximum and minimum signal values in the accumulated number of digital signal values multiplied by a numerical factor taking values from zero to one and determining the degree of contribution of the calculated signal value with respect to the calculated h The signal is previously added, nothing is added. Radio module transmits a control signal to a controlled device to control a controlled device or an element of a controlled device.

EFFECT: increase in the accuracy and speed of processing electrical signals that occur in the muscles of a person, and the control of devices are achieved.

6 cl, 8 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к управлению устройствами, а точнее управлению устройствами посредством обработки электрических сигналов, возникающих в мышцах человека.The invention relates to the field of computer technology, in particular, to device management, and more specifically device management through the processing of electrical signals that occur in the muscles of a person.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Из уровня техники известно устройство с интерфейсом и способ для управления устройствами (см. US 20130096453, опубл. 18 апреля 2013 года), в которых описывается возможность управления устройствами. Недостатками такого способа и устройства являются необходимость использования сенсоров для регистрации сигналов мозга пользователя и использование нейрокомпьютерного интерфейса.The prior art device with an interface and method for controlling devices (see US 20130096453, publ. April 18, 2013), which describes the ability to control devices. The disadvantages of this method and device are the need to use sensors to register signals of the brain of the user and the use of a neurocomputer interface.

Также из уровня техники известен способ и устройство управления роботом с использованием сенсора электромиограммы и сенсора ускорения (см. US 20120221177, опубл. 30 августа 2012 года), который позволяет управлять роботом с использованием сенсора электромиограммы. Недостатками такого способа является необходимость использования в управляемом устройстве сенсора ускорения, а также необходимость сравнения показаний сенсора электромиограммы с ранее сохраненными данными сенсора электромиограммы, а также необходимость сравнения показаний сенсора ускорения с ранее сохраненными данными сенсора ускорения.Also known from the prior art is a method and device for controlling a robot using an electromyogram sensor and an acceleration sensor (see US 20120221177, published August 30, 2012), which allows you to control the robot using an electromyogram sensor. The disadvantages of this method are the need to use an acceleration sensor in the controlled device, as well as the need to compare the readings of the electromyogram sensor with previously stored sensor data of the electromyogram, as well as the need to compare the readings of the acceleration sensor with previously saved data of the acceleration sensor.

СУЩНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯESSENCE OF TECHNICAL SOLUTION

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в повышении точности и скорости обработки электрического сигнала, возникающего, по крайней мере, в одной мышце человека, и управления устройствами.The technical result achieved by the invention consists in increasing the accuracy and speed of processing an electrical signal that occurs in at least one muscle of a person, and control devices.

Согласно одному из вариантов реализации, предлагается способ для управления устройствами, в котором сенсором электромиограммы осуществляется регистрирование, по крайней мере, одного электрического сигнала, возникающего, по крайней мере, в одной мышце пользователя при ее напряжении пользователем, причем регистрирование упомянутого сигнала осуществляется многоразовыми неинвазивными электродами сенсора электромиограммы непосредственно на поверхности кожи пользователя в местах размещения электродов сенсора электромиограммы; сенсором электромиограммы осуществляется обработка, по крайней мере, одного зарегистрированного электрического сигнала, причем в процессе упомянутой обработки осуществляется: а) предварительное усиление усилителем зарегистрированного электрического сигнала; б) фильтрация фильтром высокой частоты сигнала из (а); в) фильтрация полосно-заграждающим фильтром сигнала из (б); г) фильтрация фильтром нижних частот сигнала из (в); д) окончательное усиление сигнала из (г); аналогово-цифровым преобразователем микроконтроллера сенсора электромиограммы осуществляется преобразование сигнала из (д) в цифровое значение сигнала; микроконтроллером сенсора электромиограммы осуществляется формирование пакета данных, который содержит название сенсора электромиограммы и упомянутое цифровое значение сигнала; микроконтроллером сенсора электромиограммы осуществляется передача упомянутого сформированного пакета данных в вычислительный модуль; вычислительным модулем осуществляется обработка пакета данных, которая включает: осуществление накапливания массива упомянутых цифровых значений сигнала; осуществление расчета величины электрической мышечной активности пользователя после накопления количества цифровых значений сигнала; осуществление вычисления разницы между максимальным и минимальным значениями упомянутого сигнала в накопленном количестве цифровых значений сигнала и осуществление умножения полученной разницы упомянутых значений на числовой множитель, принимающий значения от нуля до единицы и определяющий степень вклада вычисленного значения сигнала по отношению к вычисленному значению сигнала ранее, и прибавления к полученной разнице между максимальным и минимальным значениями упомянутого сигнала в накопленном количестве цифровых значений сигнала, умноженного на единицу минус упоминаемый данный числовой множитель принимающий значение от нуля до единицы, причем при вычислении разницы между максимальным и минимальным значениями упомянутого сигнала в первый раз, при отсутствии вычисленной ранее разницы между максимальным и минимальным значениями упомянутого сигнала в накопленном количестве цифровых значений сигнала, к вычисленной разнице между максимальным и минимальным значениями упомянутого сигнала в накопленном количестве цифровых значений сигнала, умноженной на числовой множитель, принимающий значения от нуля до единицы и определяющий степень вклада вычисленного значения сигнала по отношению к вычисленному значению сигнала ранее, ничего не прибавляется; радиомодулем осуществляется передача, по крайней мере, одного управляющего сигнала на управляемое устройство для управления таким управляемым устройством или, по крайней мере, одним элементом такого управляемого устройства.According to one embodiment, a method is provided for controlling devices in which an electromyogram sensor records at least one electrical signal that occurs in at least one user muscle when it is energized by the user, wherein said signal is recorded by reusable non-invasive electrodes the electromyogram sensor directly on the surface of the user's skin at the locations of the electrodes of the electromyogram sensor; the electromyogram sensor processes at least one registered electrical signal, and in the process of said processing, the following is carried out: a) preliminary amplification of the registered electrical signal by the amplifier; b) filtering the filter with a high frequency signal from (a); c) filtering the band-stop filter of the signal from (b); d) filtering the low-pass filter of the signal from (c); d) the final amplification of the signal from (g); the analog-to-digital converter of the microcontroller of the electromyogram sensor converts the signal from (e) to the digital value of the signal; the microcontroller of the electromyogram sensor implements the formation of a data packet that contains the name of the electromyogram sensor and the mentioned digital signal value; the microcontroller of the electromyogram sensor transfers the said generated data packet to the computing module; the computing module processes the data packet, which includes: the implementation of the accumulation of the array of the mentioned digital signal values; the calculation of the amount of electrical muscle activity of the user after the accumulation of the number of digital signal values; calculating the difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital signal values and multiplying the obtained difference of the mentioned values by a numerical factor taking values from zero to unity and determining the degree of contribution of the calculated signal value in relation to the calculated signal value earlier, and adding to the resulting difference between the maximum and minimum values of the signal in the accumulated number of digital values of s a unit multiplied by one minus the given numerical factor taking the value from zero to one, moreover, when calculating the difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal for the first time, in the absence of the difference previously calculated between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital signal values to the calculated difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital signal values multiplied by oic factor having a value between zero and one and determines the degree of contribution of the calculated value of the signal with respect to the previously calculated value signal is not added nothing; the radio module transmits at least one control signal to a controlled device for controlling such a controlled device or at least one element of such a controlled device.

В одном из частных вариантов реализации частота среза фильтра высокой частоты составляет 0.02 Гц.In one particular embodiment, the cutoff frequency of the high-pass filter is 0.02 Hz.

В одном из частных вариантов реализации частота частота полосно-заграждающего фильтра составляет 50 Гц.In one of the private embodiments, the frequency of the frequency of the band-stop filter is 50 Hz.

В одном из частных вариантов реализации частота среза фильтра нижних частот частоты составляет 100 Гц.In one particular embodiment, the cut-off frequency of the low-pass filter is 100 Hz.

В одном из частных вариантов реализации управляющий сигнал формируется посредством использования в качестве такового рассчитанной величины электрической мышечной активности пользователя для осуществления пропорционального управления управляемым устройством или, по крайней мере, одним элементом такого управляемого устройства, причем величина управляющего сигнала пропорциональна рассчитанной величине электрической мышечной активности пользователя.In one particular embodiment, the control signal is generated by using the calculated value of the user's electrical muscular activity as such for proportional control of the controlled device or at least one element of such a controlled device, the magnitude of the control signal being proportional to the calculated value of the user's electrical muscular activity.

В одном из частных вариантов реализации управляющий сигнал равен одному из двух значений: логическому «нулю» или логической «единице», причем выбор логической «единицы» осуществляется при превышении или равенстве величины электрической мышечной активности пользователя определенного порогового значения, предустановленного пользователем, и логическому «нулю» при невыполнении этого условия.In one particular embodiment, the control signal is one of two values: logical “zero” or logical “unit”, and the logical “unit” is selected when the value of the user's electrical muscular activity exceeds or is equal to a certain threshold value set by the user and logical “ zero ”if this condition is not met.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего технического решения будут понятны из прочтения последующего описания осуществления технического решения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Additional objectives, features and advantages of this technical solution will be clear from reading the following description of the implementation of the technical solution with reference to the accompanying drawings, in which:

На ФИГ. 1 показан примерный вариант системы, в частном случае, реализующий способ, описываемый в рамках настоящего изобретения.In FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a system, in a particular case, implementing the method described in the framework of the present invention.

На ФИГ. 2 приведена (функциональная) блок-схема составных частей сенсора электромиограммы, согласно настоящему изобретению.In FIG. 2 is a (functional) block diagram of the constituent parts of an electromyogram sensor according to the present invention.

На ФИГ. 3 приведена (функциональная) блок-схема составных частей сенсора электрокардиограммы, согласно настоящему изобретению.In FIG. 3 is a (functional) block diagram of the constituent parts of an electrocardiogram sensor according to the present invention.

На ФИГ. 4 приведена (функциональная) блок-схема составных частей сенсора фотоплетизмограммы, согласно настоящему изобретению.In FIG. 4 is a (functional) block diagram of the constituent parts of a photoplethysmogram sensor according to the present invention.

На ФИГ. 5 приведена блок-схема центрального модуля, согласно настоящему изобретению.In FIG. 5 is a block diagram of a central module according to the present invention.

На ФИГ. 6 показана блок-схема описываемого способа, согласно реализации настоящего изобретения.In FIG. 6 is a flowchart of the described method according to an embodiment of the present invention.

На ФИГ. 7 показана блок-схема обработки сигнала электромиограммы микроконтроллером центрального модуля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, показана блок-схема пропорциональной обработки сигнала электромиограммы.In FIG. 7 shows a block diagram of the processing of an electromyogram signal by a microcontroller of a central module, according to one embodiment of the present invention, in particular, a block diagram of a proportional processing of an electromyogram signal is shown.

На ФИГ. 8 показана блок-схема обработки сигнала электромиограммы микроконтроллером центрального модуля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, показана блок-схема частного случая пропорциональной обработки сигнала электромиограммы, в частности обработки сигнала электромиограммы для логического (триггерного) управления, при котором упомянутый диапазон возможных формируемых числовых значений состоит из двух чисел, в частности, логической единицы и нуля.In FIG. 8 shows a block diagram of an electromyogram signal processing by a microcontroller of a central module, according to one embodiment of the present invention, in particular, there is shown a block diagram of a particular case of proportional electromyogram signal processing, in particular, an electromyogram signal processing for logical (trigger) control, in which said range possible numerical values formed consists of two numbers, in particular, a logical unit and zero.

Объекты и признаки настоящего изобретения, способы для достижения этих объектов и признаков станут очевидными посредством отсылки к примерным вариантам осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничивается примерными вариантами осуществления, раскрытыми ниже, оно может воплощаться в различных видах. Сущность, приведенная в описании, является ничем иным, как конкретными деталями, обеспеченными для помощи специалисту в области техники в исчерпывающем понимании изобретения, и настоящее изобретение определяется только в объеме приложенной формулы.The objects and features of the present invention, methods for achieving these objects and features will become apparent by reference to exemplary embodiments. However, the present invention is not limited to the exemplary embodiments disclosed below, it can be embodied in various forms. The essence described in the description is nothing more than the specific details provided to assist the specialist in the field of technology in a comprehensive understanding of the invention, and the present invention is defined only in the scope of the attached claims.

Используемые в настоящем описании изобретении термины «компонент», «элемент», «система», «модуль», «часть», в частности, «составная часть», и подобные используются для обозначения компьютерных сущностей (например, объектов, связанных с компьютером, вычислительных сущностей), которые могут являться аппаратным обеспечением, в частности, оборудованием (например, устройством, инструментом, аппаратом, аппаратурой, составной частью устройства, в частности, процессором, микропроцессором, печатной платой и т.д.), программным обеспечением (например, исполняемым программным кодом, скомпилированным приложением, программным модулем, частью программного обеспечения и/или кода и т.д.) или микропрограммой (прошивкой/firmware). Так, например, компонент может быть процессом, выполняющемся/исполняющимся на процессоре, процессором, объектом, исполняемым файлом, программой, функцией, методом, библиотекой, подпрограммой и/или вычислительным устройством (например, микрокомпьютером или компьютером) или комбинацией программного или аппаратного обеспечения. В качестве иллюстрации: как приложение, запущенное на сервере, может быть компонентом или модулем, так и сервер может быть компонентом или модулем. По крайней мере, один компонент может находиться (располагаться) внутри процесса. Компонент может располагаться на одном вычислительном устройстве (например, компьютере) и/или может быть распределен между двумя и более вычислительными устройствами. Так, например, в частном случае приложение (компонент), может быть представлено серверным компонентом (серверной частью) и клиентским компонентом (клиентской частью). В частном случае, клиентский компонент устанавливается, по крайней мере, на одно вычислительное устройство, а серверный компонент устанавливается на второе вычислительное устройство, с которого, в частном случае, производится управление и/или настройка первого вычислительного устройства (и/или его составных компонентов/частей.Used in the present description of the invention, the terms "component", "element", "system", "module", "part", in particular, "component", and the like are used to refer to computer entities (for example, objects associated with a computer, computing entities), which can be hardware, in particular equipment (for example, a device, tool, apparatus, equipment, part of a device, in particular, a processor, microprocessor, printed circuit board, etc.), software (for example er, executable program code, compile the application, software module, part of the software and / or code, etc.) or firmware (firmware / firmware). So, for example, a component can be a process running / executing on a processor, a processor, an object, an executable file, a program, a function, a method, a library, a subprogram and / or a computing device (for example, a microcomputer or a computer) or a combination of software or hardware. As an illustration: as an application running on a server can be a component or module, so the server can be a component or module. At least one component may be located within the process. A component may reside on a single computing device (eg, a computer) and / or may be distributed between two or more computing devices. So, for example, in a particular case, an application (component) can be represented by a server component (server part) and a client component (client part). In the particular case, the client component is installed on at least one computing device, and the server component is installed on the second computing device, from which, in the particular case, control and / or configuration of the first computing device (and / or its component components / parts.

Изображенная на ФИГ. 1 система для осуществления описываемого способа для управления устройствами (в том числе роботизированными устройствами) и составными частями (элементами) таких устройств (160) включает центральный модуль 110 (являющийся вычислительным модулем, в частности, вычислительным устройством) и сенсор электромиограммы 120, подключенный к центральному модулю 110, в частности, посредством AUX-соединения (в частности, AUX-кабеля) с использованием интерфейса UART, или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного).Depicted in FIG. 1, a system for implementing the described method for controlling devices (including robotic devices) and component parts (elements) of such devices (160) includes a central module 110 (which is a computing module, in particular a computing device) and an electromyogram sensor 120 connected to a central module 110, in particular, through an AUX connection (in particular, an AUX cable) using the UART interface, or by any known type, in particular, a communication or connection method (wired or wireless).

Стоит отметить, что, в частном случае, к центральному модулю 110 также подключены сенсор электрокардиограммы 130 и сенсор фотоплетизмограммы 140, в частности, посредством AUX-соединения, или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного).It is worth noting that, in the particular case, the electrocardiogram sensor 130 and the photoplethysmogram sensor 140 are also connected to the central module 110, in particular by means of an AUX connection, or by any known type, in particular, a communication or connection method (wired or wireless).

Также, центральный модуль 110 может быть подключен к вычислительному устройству, например, компьютеру, в частности, персональному компьютеру 150, например, посредством USB-соединения, или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного).Also, the central module 110 may be connected to a computing device, for example, a computer, in particular a personal computer 150, for example, via a USB connection, or by any known type, in particular, a communication or connection method (wired or wireless).

Упомянутые сенсоры (120, 130, 140) осуществляют считывание (регистрирование) и предварительную обработку биосигналов (биологических сигналов, далее сигналов) человека, в частности, пользователем системы, изображенной на ФИГ. 1, или, по крайней мере, одной части такой системы, которые (сигналы) далее в виде данных отправляются (передаются) в центральный модуль 110. Далее полученные центральным модулем ПО данные обрабатываются и передаются, по крайней мере, на одно управляемое устройство 160 (или, по крайней мере, одну составную часть, в частности, элемент, модуль и т.д. такого управляемого устройства 110) с целью управления таким устройством 160 или, по крайней мере, одной его составной частью. Упомянутыми управляемыми устройствами (110) могут являться, например, бытовая техника, персональные компьютеры, робототехнические устройства и т.д. Упомянутыми составными частями управляемых устройств (110) могут являться реле, двигатели, цифровые логические входы устройств (например, триггеров), актуаторы различных типов (сельсины, сервомашинки и тп.). Также (опционально) данные с центрального модуля 110 отправляются (передаются) на персональный компьютер 150, на котором установлено программное обеспечение для (последующей) обработки и визуализации сигналов, в частности, являющимися упомянутыми обработанными сигналами.The said sensors (120, 130, 140) read (register) and pre-process the biosignals (biological signals, hereinafter the signals) of a person, in particular, a user of the system shown in FIG. 1, or at least one part of such a system, which (signals) are then sent (transmitted) in the form of data to the central module 110. Further, the data received by the central software module is processed and transmitted to at least one managed device 160 ( or at least one component, in particular an element, module, etc. of such a controlled device 110) to control such a device 160 or at least one component thereof. Mentioned controlled devices (110) may be, for example, household appliances, personal computers, robotic devices, etc. Mentioned components of controlled devices (110) may include relays, motors, digital logic inputs of devices (for example, triggers), actuators of various types (selsyn, servo machines, etc.). Also (optionally) data from the central module 110 is sent (transmitted) to a personal computer 150 on which software is installed for (subsequent) processing and visualization of the signals, in particular, the processed signals mentioned.

Сенсор (в частности, модуль) электромиограммы 120 осуществляет регистрирование (измерение, считывание), по крайней мере, одного сигнала электромиограммы, в частности, электрических сигналов, возникающих в мышце человека (пользователя) при их напряжении. Регистрирование упомянутого сигнала (сигналов) осуществляется посредством использования многоразовых неинвазивных электродов сенсора электромиограммы 120, которые представляют собой металлические полоски, вмонтированные на поверхность корпуса сенсора электромиограммы 120. Для осуществления считывания сигнала электромиограммы электроды должны плотно прилегать к тому месту на поверхности тела человека (пользователя), под которым располагаются мышцы человека (пользователя). Так, например, для этого корпус сенсора электромиограммы 120 может включать ремни (ремешки), которые могут быть обернуты и застегнуты вокруг руки или ноги человека (пользователя).The sensor (in particular, the module) of the electromyogram 120 performs registration (measurement, reading) of at least one signal of the electromyogram, in particular, electrical signals that occur in the muscle of a person (user) when they are voltage. The registration of the mentioned signal (s) is carried out by using reusable non-invasive electrodes of the electromyogram sensor 120, which are metal strips mounted on the surface of the sensor body of the electromyogram 120. To read the signal of the electromyogram, the electrodes must fit snugly to that place on the surface of the human (user) body, under which are the muscles of the person (user). So, for example, for this, the sensor housing of the electromyogram 120 may include belts (straps), which can be wrapped and fastened around the arm or leg of a person (user).

Сенсор электромиограммы 120 осуществляет усиление зарегистрированного сигнала (в частном случае, в 5000 раз по напряжению) посредством использования (модуля) усилителя и фильтра 225 (модуля усиления и фильтрации). Стоит отметить, что упомянутое усиление зарегистрированного сигнала состоит из двух этапов: предварительного усиления (предусиления) сигнала и окончательного усиления сигнала, как более подробно описано далее. В частном случае, сенсор электромиограммы 120 является одноканальным, т.е. считывает один сигнал электромиограммы: в частности, сигнал, который регистрируется непосредственно на поверхности кожи пользователя (человека) в месте (или местах) размещения электрода (электродов) 215 сенсора электромиограммы 120.The electromyogram sensor 120 amplifies the registered signal (in the particular case, 5000 times the voltage) by using the (module) amplifier and filter 225 (amplification and filtering module). It is worth noting that the aforementioned amplification of the registered signal consists of two stages: preliminary amplification (pre-amplification) of the signal and final amplification of the signal, as described in more detail below. In the particular case, the electromyogram sensor 120 is single-channel, i.e. reads one signal of the electromyogram: in particular, a signal that is recorded directly on the surface of the skin of the user (person) in the place (or places) the electrode (s) 215 of the electromyogram sensor 120 are located.

В частном случае, электроды сенсора электромиограммы 120 выполнены в виде трех металлических полосок (пластин, в частности различной толщины и сечения): две из которых подключены к входу усилителя и фильтра 225, а третья -является референсным электродом. Референсный электрод используется для выравнивания потенциалов тела человека и электрической схемы сенсора электромиограммы 120.In the particular case, the electrodes of the electromyogram sensor 120 are made in the form of three metal strips (plates, in particular of various thicknesses and cross-sections): two of which are connected to the input of the amplifier and filter 225, and the third is a reference electrode. The reference electrode is used to equalize the potentials of the human body and the electrical circuit of the sensor electromyogram 120.

Считанный (полученный, измеренный зарегистрированный и т.д.) с электродов 215 сигнал усиливается и фильтруется модулем усилителя и фильтра 225, в частности, осуществляется предварительное усиление (предусиление) упомянутого сигнала (сигналов), например, в 10 раз по напряжению, и далее упомянутый сигнал последовательно проходит через каскад фильтров (в частности, через фильтр высокой частоты (например,The read (received, measured, registered, etc.) signal from the electrodes 215 is amplified and filtered by the amplifier and filter module 225, in particular, the signal (s) are amplified (pre-amplified), for example, 10 times the voltage, and then said signal passes sequentially through a cascade of filters (in particular, through a high-pass filter (e.g.,

https://ru.wikipedia.org/wiki/Фильтр_верхних_частот) с частотой среза 0.02 Гц и далее через режекторный, он же полосно-заграждающий фильтр, (https://ru. wikipedia.org/wiki/Пoлocнo-зaгpaждaющий_фильтp) с частотой заграждения 50 Гц, и далее через фильтр нижних частот (например, https://ra.wikipedia.org/wiki/Фильтp_нижниx_чacтoт) с частотой среза 100 Гц) и осуществляется окончательное усиление сигнала (в частности в 500 раз по напряжению).https://ru.wikipedia.org/wiki/Frequency_filter_filter) with a cut-off frequency of 0.02 Hz and then through a notch filter, which is also a band-stop filter (https: // ru. wikipedia.org/wiki/ obstacles of 50 Hz, and then through a low-pass filter (for example, https://ra.wikipedia.org/wiki/Filter_of_low_frequency) with a cutoff frequency of 100 Hz) and the signal is finally amplified (in particular, 500 times the voltage).

Далее, сигнал передается на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера 235, который осуществляет оцифровку упомянутого аналогового сигнала электромиограммы (преобразование аналогового сигнала в цифровой сигнал). Далее микроконтроллер 235, в частности, посредством АЦП (аналогово-цифрового преобразователя) микроконтроллера, осуществляет преобразование аналогово сигнала в цифровой сигнал (цифровое значение сигнала) и формирует пакет данных на выходе (в частности, реализованный разъемом 245) сенсора электромиограммы 120, отправляемый (передаваемый) в центральный модуль 110, причем пакет данных содержит название (или идентификатор, идентификационный номер) сенсора электромиограммы 120 и цифровое значение измеренного сигнала электромиограммы (цифровое значение сигнала), в частности, значение отсчета АЦП («цифровое» значение измеренного аналогового сигнала).Further, the signal is transmitted to the analog-to-digital converter of the microcontroller 235, which digitizes the said analog signal of the electromyogram (converting the analog signal to a digital signal). Next, the microcontroller 235, in particular, through the ADC (analog-to-digital converter) of the microcontroller, converts the analog signal into a digital signal (digital signal value) and generates a data packet at the output (in particular, implemented by connector 245) of the electromyogram sensor 120, sent (transmitted) ) to the central module 110, the data packet containing the name (or identifier, identification number) of the electromyogram sensor 120 and the digital value of the measured electromyogram signal (digital symbol chenie signal), in particular the reference value of ADC ( "digital" measured value of the analog signal).

Сенсор (в частности, модуль) электрокардиограммы 130 осуществляет считывание (в частности, получение) сигнала электрокардиограммы (ЭКГ), являющихся электрическими сигналами, возникающими при работе сердца человека (пользователя). Измерение осуществляется с использованием одноразовых ЭКГ-электродов. Сенсор электрокардиограммы 130 осуществляет усиление сигнала (в частности, в 1000 раз по напряжению) и является одноканал ьным.The sensor (in particular, the module) of the electrocardiogram 130 reads (in particular, receiving) the signal of the electrocardiogram (ECG), which are electrical signals that occur during the work of the heart of a person (user). Measurement is carried out using disposable ECG electrodes. The electrocardiogram sensor 130 carries out signal amplification (in particular, 1000 times the voltage) and is single-channel.

В частном случае, конструктивно сенсор электрокардиограммы 130 выполнен в виде двух модулей (содержит два отдельных модуля): модуля предварительного усиления (предварительный усилитель, предусилитель, модуль предусиления) 327, и модуля 319, включающего усилитель и фильтр (модуль усиления и фильтрации) 337 и микроконтроллер 347, причем модуль предварительного усиления (предварительный усилитель) 327 и модуль 319 соединены посредством AUX-соединения (в частности, посредством использования AUX-кабеля). Причем модуль 319 также включает разъем 357 (являющийся выходом сенсора электрокардиограммы 130) для подключения (связи) сенсора электрокардиограммы 130 к центральному модулю 110.In a particular case, structurally, the electrocardiogram sensor 130 is made in the form of two modules (contains two separate modules): a pre-amplification module (pre-amplifier, pre-amplifier, pre-amplifier module) 327, and a module 319 including an amplifier and a filter (amplification and filtering module) 337 and microcontroller 347, wherein the pre-amplification module (pre-amplifier) 327 and module 319 are connected via an AUX connection (in particular, by using an AUX cable). Moreover, the module 319 also includes a connector 357 (which is the output of the electrocardiogram sensor 130) for connecting (communicating) the electrocardiogram sensor 130 to the central module 110.

Считываемый (регистрируемый) электродами 317 сенсора электрокардиограммы 130 сигнал усиливается в модуле предварительного усиления (предусилителе) 327 (например, в 10 раз по напряжению) и, после такого предварительного усиления (предусиления) передается, в частности, по AUX-кабелю, в модуль 319 для осуществления последующих (в частности, окончательных) фильтрации и усиления такого сигнала. Стоит отметить, что модуль предварительного усиления 327 реализован на операционном усилителе (операционным усилителем), в частном случае на инструментальном операционном усилителе (инструментальным операционным усилителем).The signal read out (recorded) by the electrodes 317 of the electrocardiogram sensor 130 is amplified in the pre-amplification module (preamplifier) 327 (for example, 10 times the voltage) and, after such pre-amplification (pre-amplification), is transmitted, in particular, via an AUX cable, to the module 319 for the implementation of subsequent (in particular, final) filtering and amplification of such a signal. It should be noted that the pre-amplification module 327 is implemented on an operational amplifier (operational amplifier), in a particular case on an instrumental operational amplifier (instrumental operational amplifier).

Подобное решение (осуществление) позволяет увеличить качество считываемого сигнала электродами 317 сенсора электрокардиограммы 130 за счет повышения соотношения сигнал/шум в непосредственной близости от места расположения электродов 317 сенсора электрокардиограммы 130, что, в свою очередь, снижает величину искажения такого сигнала при воздействии внешних помех на малосигнальную часть схемы (в частности, проводов от электродов 317 сенсора электрокардиограммы 130 до модуля предварительного усиления (предварительного усилителя, предусилителя) 327).Such a solution (implementation) allows to increase the quality of the read signal by the electrodes 317 of the electrocardiogram sensor 130 by increasing the signal-to-noise ratio in the immediate vicinity of the location of the electrodes 317 of the electrocardiogram sensor 130, which, in turn, reduces the amount of distortion of such a signal when exposed to external noise by low-signal part of the circuit (in particular, wires from electrodes 317 of the electrocardiogram sensor 130 to the pre-amplification module (pre-amplifier, pre-amplifier) 327).

В усилителе и фильтре (модуле усиления и фильтрации) 337 осуществляется последующие (в частности, окончательные) фильтрация и усиление такого сигнала. Причем, сначала осуществляется фильтрация сигнала фильтром высоких частот (частота среза 0.1 Гц), затем фильтром нижних частот (в частном случае, частота среза составляет 250 Гц). Далее, сигнал усиливается, причем предусмотрена регулировка усиления сигнала, в частности, в диапазоне 10-100 раз (по напряжению). Стоит отметить, что регулировка усиления упомянутого сигнала реализована потенциометром (в частности, переменным резистором), который является частью сенсора, в частности, сенсора электрокардиограммы 130, и позволяет пользователю осуществлять упомянутую регулировку посредством регулировочного колесика потенциометра, посредством вращения которого и осуществляется настройка усиления сигнала. Стоит также отметить, что усиление сигнала может быть изменено при программировании, а также перепрограммировании (в частности, изменении прошивки, от англ. Firmware) сенсора, в частности, сенсора электрокардиограммы 130, для чего упомянутый сенсор электрокардиограммы 130 может содержать цифровой потенциометр, который также позволяет изменять упомянутое усиление сигнала. Далее, сигнал передается на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера 347, который осуществляет формирование пакета данных, передаваемых на выход сенсора электрокардиограммы 130 (в частности, реализуемый разъемом 357) в центральный модуль 110. Стоит отметить, что данные (упомянутый пакет данных), в частном случае, передаются по интерфейсу UART через AUX-кабель, подключаемый к разъему 357 (или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного)), причем питание сенсора (в частности, модуля) электрокардиограммы 130 осуществляется через AUX-кабель (посредством AUX-соединения), или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного).In the amplifier and filter (amplification and filtering module) 337, subsequent (in particular, final) filtering and amplification of such a signal is carried out. Moreover, the signal is first filtered by a high-pass filter (cut-off frequency 0.1 Hz), then by a low-pass filter (in the particular case, the cut-off frequency is 250 Hz). Further, the signal is amplified, and the gain of the signal is adjusted, in particular, in the range of 10-100 times (voltage). It is worth noting that the gain adjustment of the mentioned signal is implemented by a potentiometer (in particular, a variable resistor), which is part of the sensor, in particular, the electrocardiogram sensor 130, and allows the user to carry out the said adjustment by means of the adjustment wheel of the potentiometer, by rotation of which the gain of the signal is adjusted. It is also worth noting that the signal gain can be changed during programming, as well as reprogramming (in particular, changing the firmware, from the English Firmware) of the sensor, in particular, the electrocardiogram sensor 130, for which the said electrocardiogram sensor 130 may contain a digital potentiometer, which also allows you to change the mentioned signal gain. Further, the signal is transmitted to the analog-to-digital converter of the microcontroller 347, which performs the formation of a data packet transmitted to the output of the electrocardiogram sensor 130 (in particular, implemented by the connector 357) to the central module 110. It should be noted that the data (said data packet) is in particular case, are transmitted via the UART interface via an AUX cable connected to the 357 connector (or by any known type, in particular, a communication or connection method (wired or wireless)), moreover, the sensor power (in particular, Uhl) electrocardiogram 130 via the AUX-cable (AUX-through connection) or by means of any known type, in particular, a communication method or compound (wired or wireless).

Сенсор фотоплетизмограммы 140 осуществляет считывание (измерение) сигнала фотоплетизмограммы (ФПГ) посредством использования оптической пары (оптопары) 423, в частности, реализуемой свето диодами и фотодиодом ((https://www.vishay.com/docs/8152/l/bpw34.pdf (smd-версией))). Принцип упомянутого измерения заключается в регистрации фотодиодом отраженного излучения от тканей человека в оптическом или около-оптическом диапазоне (ближний ИК-диапазон: длины волн 740 - 2500 нм). Стоит отметить, что в частном случае может быть использован, по крайней мере, один из типов упомянутого измерения, в частности, на просвет или на отражение (http://www.pef.unilj.si/eprolab/comlab/sttop/sttop-bm/bm-optical.htm). Стоит отметить, что в случае типа измерений на отражение за счет изменения количества крови в конечностях при работе сердца, такие изменения могут быть зарегистрированы, в частности, фотодиодом (за счет того, что в такт работе сердца пользователя изменяется кровенаполненность сосудов и изменяется количество отраженного света, попадающего на фотодиод, т.е. регистрируемого фотодиодом), причем такие зарегистрированные измерения являются синхронными с работой сердца пользователя (человека). Стоит отметить, что считывание упомянутого сигнала осуществляется неинвазивно, в частности, посредством крепления (установки) оптической пары к (или на) поверхности кожи пользователя, в частности, кожи пальцев рук(и), ладони (ладоней), по крайне мере, одного запястья пользователя и т.д.). Также, стоит отметить, что количество каналов считывания сигнала сенсором фотоплетизмограммы 140 равно единице (одному каналу).The photoplethysmogram sensor 140 reads (measures) the photoplethysmogram signal (PPG) by using an optical pair (optocoupler) 423, in particular, realized by light-emitting diodes and a photodiode ((https://www.vishay.com/docs/8152/l/bpw34. pdf (smd version))). The principle of this measurement is to register the reflected radiation from human tissues in the optical or near-optical range (near infrared: wavelengths 740 - 2500 nm) by the photodiode. It is worth noting that in the particular case at least one of the types of the mentioned measurement can be used, in particular, for the transmission or reflection (http://www.pef.unilj.si/eprolab/comlab/sttop/sttop- bm / bm-optical.htm). It is worth noting that in the case of the type of reflection measurements due to changes in the amount of blood in the extremities during cardiac work, such changes can be detected, in particular, by a photodiode (due to the fact that the blood vessels in the heart rate change and the amount of reflected light changes incident on the photodiode, i.e. registered by the photodiode), and such registered measurements are synchronous with the work of the heart of the user (person). It is worth noting that the reading of the mentioned signal is non-invasive, in particular, by attaching (installing) an optical pair to (or on) the surface of the user's skin, in particular, the skin of the fingers (s), palm (s) of at least one wrist user, etc.). Also, it is worth noting that the number of signal reading channels by the photo plethysmogram sensor 140 is equal to one (one channel).

Регистрируемый оптопарой (оптической парой) 423 сигнал поступает (передается) на усилитель и фильтр 433 (модуль усиления и фильтрации), причем модуль 433 включает фильтр высоких частот (в частности, с частотой среза 0.05 Гц), на который подается упомянутый сигнал, который в дальнейшем передается в (на) фильтр нижних частот (в частности, с частотой среза 5 Гц) и далее осуществляется усиление сигнала (в частности, в 100 раз по напряжению). Далее усиленный сигнал передается в микроконтроллер 443, в частности, в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера 443, который (АЦП) является частью микроконтроллера 443 и осуществляет формирование (пакета) данных, передаваемых в центральный модуль 110 по интерфейсу UART через AUX-кабель (или посредством любого известного типа, в частности, способа связи или соединения (проводного или беспроводного)), подключаемый к разъему 453, причем питание модуля также осуществляется через упомянутый AUX-кабель.The signal registered by the optocoupler (optical pair) 423 is supplied (transmitted) to an amplifier and filter 433 (amplification and filtering module), and module 433 includes a high-pass filter (in particular, with a cut-off frequency of 0.05 Hz), to which the signal is supplied, which it is then transmitted to (on) a low-pass filter (in particular, with a cut-off frequency of 5 Hz) and then the signal is amplified (in particular, 100 times the voltage). Next, the amplified signal is transmitted to the microcontroller 443, in particular, to the analog-to-digital converter (ADC) of the microcontroller 443, which (the ADC) is part of the microcontroller 443 and generates a (packet) of data transmitted to the central module 110 via the UART interface via an AUX cable (or by any known type, in particular, a communication or connection method (wired or wireless)) connected to the connector 453, and the module is also supplied with power via the aux cable.

Центральный модуль 110 осуществляет прием (получение) данных (пакетов данных), передаваемых сенсорами 120, 130 и 140 на входы (в частности, реализованные контактами) (в частности, «гнездами») центрального модуля 110. Так, например, сигнал с выхода (в частности, реализованного разъемом 245) сенсора электромиограммы 120 передается на Вход 1 (522) центрального модуля 110, сигнал с выхода (в частности, реализованного разъемом 357) сенсора электрокардиограммы 130 передается на Вход 2 (532) центрального модуля 110, сигнал с выхода (в частности, реализованного разъемом 453) сенсора фотоплетизмограммы 140 передается на Вход 3 (542) центрального модуля 110.The central module 110 receives (receives) data (data packets) transmitted by sensors 120, 130 and 140 to the inputs (in particular, implemented by contacts) (in particular, “sockets”) of the central module 110. For example, a signal from the output ( in particular, the electromyogram sensor 120 implemented by the connector 245) is transmitted to the Input 1 (522) of the central module 110, the output signal (in particular, the electrocardiogram sensor 120 realized by the connector 357) is transmitted to the Input 2 (532) of the central module 110, the output signal ( in particular, implemented by connector 453) Encore photoplethysmogram 140 is transmitted to the input 3 (542) of the central section 110.

Центральный модуль 110 осуществляет формирование пакетов данных (которые содержат название сенсора, номер разъема (входа) центрального модуля 110, к которому присоединен сенсор и цифровое значение сигнала) (значение отсчета АЦП («цифровое» значение измеренного аналогового сигнала)) и осуществляет передачу таких пакетов данных на персональный компьютер 150.The central module 110 generates data packets (which contain the name of the sensor, the number of the connector (input) of the central module 110 to which the sensor is connected and the digital value of the signal) (ADC count value (the “digital" value of the measured analog signal)) and transmits such packets data to a personal computer 150.

Центральный модуль 110 также посредством микроконтроллера 551 (и программы, в частности, кода, микроконтроллера) осуществляет обработку (пакетов) данных, в частности, математическую обработку данных, от сенсора электромиограммы 120 с целью формирования (в частности, вычисления) значений управляющих сигналов (значение переменной «ИТОГ», как более подробно описано далее), передаваемых на управляемое устройство посредством беспроводных типов связи (например, Bluetooth, Wi-Fi и т.д.), в частном случае, реализуемых радиомодулем 561. В частном случае микроконтроллер 551 имеет 5 интерфейсов UART (4 интерфейса для входов, к трем из которых подключены сенсоры 120, 130 и 140, а один (552, ФИГ. 5) является резервным для возможного подключения еще одного сенсора, и 1 интерфейс для подключения радиомодуля 561) и может быть реализован микроконтроллером STM32F105RCT6 (http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32fl05rc.html). Радиомодуль 561 может быть реализован Bluetooth-радиомодулем (например, НС-05 https://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-bluetooth-hc-05) или другими радиомодулями (https://ru.wikipedia.org/wiki/ESP8266,The central module 110 also by means of the microcontroller 551 (and the program, in particular, the code, the microcontroller) processes data (packets), in particular, mathematically processes the data, from the electromyogram sensor 120 in order to generate (in particular, calculate) the values of the control signals (value variable "TOTAL", as described in more detail below), transmitted to the managed device via wireless communication types (eg, Bluetooth, Wi-Fi, etc.), in the particular case, implemented by the radio module 561. In the particular case of micro the 551 controller has 5 UART interfaces (4 interfaces for inputs, three of which are connected to sensors 120, 130 and 140, and one (552, FIG. 5) is redundant for the possible connection of another sensor, and 1 interface for connecting a 561 radio module) and can be implemented by the STM32F105RCT6 microcontroller (http://www.st.com/en/microcontrollers/stm32fl05rc.html). Radio 561 can be implemented with a Bluetooth radio module (for example, HC-05 https://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-bluetooth-hc-05) or other radio modules (https://ru.wikipedia.org/ wiki / ESP8266,

ttps://www.silabs.com/products/wireless/bluetooth/bluetooth-low-energy-modules/ble112-bluetooth-smart-module и т.д.).ttps: //www.silabs.com/products/wireless/bluetooth/bluetooth-low-energy-modules/ble112-bluetooth-smart-module etc.).

Стоит отметить, что сенсоры 120, 130 и 140, а также управляемое устройство 160 (или управляемые устройства) могут быть связаны с центральным модулем 110, а также центральный модуль 110 может быть связан с персональным компьютером 150, посредством локальной вычислительной сети (ЛВС), сети Интернет и/или посредством любого другого вида (способа) проводной связи (например, посредством USB-интерфейса, интерфейса стандарта RS-232/COM-порта и т.д.) и/или беспроводной связи, например, Bluetooth, Wi-Fi, мобильной сотовой связи (GSM), в том числе 3G, 4G, LTE, в частности, в диапазонах 850/900/1800/1900 МГц, транкинговой связи и каналов передачи данных со сверхнизким энергопотреблением, формирующие сложные беспроводные сети с ячеистой топологией (ZigBee) и т.д.It is worth noting that the sensors 120, 130 and 140, as well as the controlled device 160 (or controlled devices) can be connected to the central module 110, and the central module 110 can be connected to the personal computer 150 via a local area network (LAN), the Internet and / or via any other type (method) of wired communication (for example, via a USB interface, an RS-232 / COM port interface, etc.) and / or wireless communication, for example, Bluetooth, Wi-Fi mobile cellular communications (GSM), including 3G, 4G, LTE, in particular, in the ranges of 850 / 900/1800/1900 MHz, trunked communications and ultra-low power data transmission channels forming complex wireless networks with mesh topology (ZigBee), etc.

Полученные на входы 522, 532, 542 данные (пакеты данных) от сенсоров 120, 130 и 140 обрабатываются микроконтроллером 551 центрального модуля ПО, как описано далее. В зависимости от типа сенсора (сенсор электромиограммы 120, сенсор электрокардиограммы 130, сенсор фотоплетизмограммы 140) микроконтроллер 551 осуществляет (или в частном случае, не осуществляет) предварительную цифровую обработку сигналов упомянутых сенсоров, и далее микроконтроллер 551 осуществляет передачу полученных данных (предварительно обработанных и/или не обработанных) посредством (модуля) интерфейса связи 571 (в частности, реализованным USB-соединением), например, на персональный компьютер 150 и/или посредством радиомодуля 561 на управляемое устройство 160. Стоит также отметить, что (модуль) интерфейс связи 571 позволяет осуществлять прием (получение данных) различных (подтверждение приема и/или выполнения команд(ы) управления, преобразованных управляемым устройством 160 из управляющих сигналов, передаваемых на такое управляемое устройство; сигналы, обработанные посредством использования различных (сложных) алгоритмов, данные для настройки параметров работы центрального модуля 110 или обновления его прошивки) данных от, например, персонального компьютера 150. Так, в частном случае осуществления настоящего изобретения, предварительная обработка для сигналов сенсора электромиограммы 120 (или любого другого сенсора) включает формирование управляющих сигналов и фильтрацию упомянутых сигналов от помех. В частном случае интерфейсом связи 571 является высокоуровневая организация приема-передачи данных, частной реализацией которого является радиомодуль 561.The data (data packets) received from inputs 522, 532, 542 from sensors 120, 130, and 140 are processed by microcontroller 551 of the central software module, as described below. Depending on the type of sensor (electromyogram sensor 120, electrocardiogram sensor 130, photoplethysmogram sensor 140), the microcontroller 551 performs (or in a particular case, does not) preliminary digital processing of the signals of the said sensors, and then the microcontroller 551 transmits the received data (pre-processed and / or not processed) by means of a (module) communication interface 571 (in particular, a implemented USB connection), for example, to a personal computer 150 and / or via a radio module 561 to control my device 160. It is also worth noting that the (module) communication interface 571 allows the reception (receipt of data) of various (acknowledgment of receipt and / or execution of control commands (s) converted by the managed device 160 from control signals transmitted to such a managed device; signals processed by using various (complex) algorithms, data for adjusting the operation parameters of the central module 110 or updating its firmware) data from, for example, a personal computer 150. So, in a private case In an embodiment of the present invention, pre-processing for the sensor signals of the electromyogram 120 (or any other sensor) includes generating control signals and filtering said signals from interference. In the particular case, the communication interface 571 is a high-level organization of the reception and transmission of data, the private implementation of which is the radio module 561.

Также микроконтроллер 551 осуществляет управление индикаторами данных 575, 576, 577, 578 которые предназначены (используются) для отображения (осуществляют отображение, в частном случае, визуализацию) факта приема данных от подключенных сенсоров 120, 130, 140. Индикация индикаторами данных 575, 576, 577 578 может осуществляться, например, световым способом (с помощью лампы накаливания или светодиода, например, мигание или постоянное горение которых обозначает прием (получение) данных, негорение - отсутствие приема данных). Стоит отметить, что индикатор данных 578 является резервным.The microcontroller 551 also controls the data indicators 575, 576, 577, 578 which are designed (used) to display (display, in particular, visualization) the fact of receiving data from the connected sensors 120, 130, 140. Indication by data indicators 575, 576, 577 578 can be carried out, for example, by the light method (using an incandescent lamp or LED, for example, whose blinking or constant burning indicates reception (receipt) of data, non-burning - absence of reception of data). It is worth noting that the data indicator 578 is a backup.

Стоит отметить, что центральный модуль 110 включает радиомодуль 561, который позволяет осуществлять передачу обработанных или необработанных данных, как упомянуто выше, от сенсоров 120, 130, 140 к другим устройствам (например, в персональный компьютер 150 или, по крайней мере, на одно управляемое устройство 150).It is worth noting that the central module 110 includes a radio module 561, which allows the transmission of processed or raw data, as mentioned above, from sensors 120, 130, 140 to other devices (for example, to a personal computer 150 or at least one controlled device 150).

Включение или выключение радиомодуля 561 (в частности получение или отправка таким радиомодулем данных, в частности, сигналов) сопровождается соответствующей индикацией посредством индикатора связи 569 и может быть выполнена (осуществлена) световым способом (например, с помощью (с использованием) лампы накаливания или светодиода, мигание или постоянное горение ((свето)индикация) которых обозначает работу радиомодуля 561, а негорение (отсутствие индикации) - его отключенное состояние).Turning the radio module 561 on or off (in particular, receiving or sending data, in particular, signals by such a radio module) is accompanied by a corresponding indication by the communication indicator 569 and can be performed (carried out) by the light method (for example, using (using) an incandescent lamp or LED, flashing or constant burning ((light) indication) which indicates the operation of the 561 radio module, and non-burning (absence of indication) - its disabled state).

В частном случае центральный модуль 110 может обеспечиваться питанием через встроенный аккумулятор 581 или через шину питания интерфейса связи 571 (например, в случае использования USB-соединения между центральным модулем 110 и персональным компьютером 150). Зарядка аккумулятора 581 осуществляется посредством зарядного устройства 591 (модуля зарядного устройства, блока зарядного устройства), питание (в частности, напряжение) на которое может быть подано с внешнего блока питания (в частном случае реализованным адаптером для зарядки сотовых телефонов, бытовой техники, портативных компьютеров, ноутбуков и т.д.) или с шины питания интерфейса связи 571 (например, в случае использования упомянутого USB-соединения). Таким упомянутым зарядным устройством 591 является, например, специализированные микросхемы для зарядки аккумуляторных батарей (https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Prototyping/TP4056.pdf).In the particular case, the central module 110 may be powered through the internal battery 581 or via the power bus of the communication interface 571 (for example, in the case of using a USB connection between the central module 110 and the personal computer 150). Charging the battery 581 is carried out by means of a charger 591 (charger module, charger unit), power (in particular, voltage) to which can be supplied from an external power supply (in the particular case, an adapter for charging cell phones, household appliances, laptop computers , laptops, etc.) or from the power bus of the communication interface 571 (for example, in the case of using the mentioned USB-connection). Such a mentioned charger 591 is, for example, specialized microchips for charging batteries (https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Prototyping/TP4056.pdf).

Индикатор питания 568 осуществляет (обеспечивает) отображение уровня заряда аккумулятора 581. В частном случае индикатор питания 568 реализован световым способом (например, по крайней мере, одной лампой накаливания или, по крайней мере, одним светодиодом). Индикация индикатором питания используется для информирования пользователя о разряде (в частном случае, низком уровне заряда) аккумулятора 581 и необходимости подзарядки аккумулятора 581. Индикация может осуществляться, например, следующим образом: индикатор питания 568 не горит - уровень заряда аккумулятора 581 является нормальным (в частности, достаточным для стабильной работоспособности центрального модуля 110 и, соответственно, подключенных к нему сенсоров 120, 130 и 140); индикатор питания 568 мигает - уровень заряда аккумулятора 581 является приемлемым (в частности, центральный модуль 110, и, соответственно, подключенные к нему сенсоры 120, 130 и 140, функционирует еще стабильно, но через, например, 20 минут, выключится из-за разрядки аккумулятора 581 или может работать нестабильно), но уже требуется подзарядка аккумулятора 581; индикатор питания 568 горит постоянно - обязательно требуется подзарядка аккумулятора 581.The power indicator 568 provides (provides) a display of the charge level of the battery 581. In a particular case, the power indicator 568 is implemented in a light manner (for example, at least one incandescent lamp or at least one LED). The indication by the power indicator is used to inform the user about the discharge (in particular, low charge) of the battery 581 and the need to recharge the battery 581. The indication can be carried out, for example, as follows: the power indicator 568 is off - the charge level of the battery 581 is normal (in particular sufficient for the stable operation of the central module 110 and, accordingly, the sensors 120, 130 and 140 connected to it); the power indicator 568 flashes - the charge level of the battery 581 is acceptable (in particular, the central module 110, and, accordingly, the sensors 120, 130 and 140 connected to it, is still stable, but after, for example, 20 minutes, it turns off due to discharge 581 battery or may be unstable), but recharging the 581 battery is already required; the 568 power indicator is lit continuously - 581 battery recharge is required.

Индикатор заряда 567 осуществляет (обеспечивает) отображение процесса зарядки при подключении зарядного устройства 591 и/или упомянутой шины питания. Индикатор заряда 567 может быть реализован световым способом (например, по крайней мере, одной лампой накаливания или, по крайней мере, одним светодиодом).The charge indicator 567 provides (provides) a display of the charging process when connecting the charger 591 and / or said power bus. The charge indicator 567 can be implemented in a light manner (for example, at least one incandescent lamp or at least one LED).

В частном случае, индикация индикатором заряда 567 может осуществляться следующим образом: индикатор заряда 567 мигает - осуществляется зарядка аккумулятора 581; индикатор заряда 567 горит постоянно - окончание зарядки аккумулятора 581 (аккумулятор 581 заряжен).In the particular case, the indication by the charge indicator 567 can be carried out as follows: the charge indicator 567 flashes - the battery 581 is charging; The charge indicator 567 is constantly on - the end of charging the battery 581 (battery 581 is charged).

В шаге 610 осуществляется регистрирование сигналов электромиограммы пользователя сенсором электромиограммы 120, как описано в рамках настоящего изобретения (в частности, в описании к ФИГ. 2).In step 610, the user electromyogram signals are recorded by the electromyogram sensor 120, as described in the framework of the present invention (in particular, in the description of FIG. 2).

Далее в шаге 620 осуществляется обработка зарегистрированных сенсором электромиограммы 120 упомянутых сигналов, в частности, осуществляется усиление (и предварительное усиление, если это необходимо, как описано в рамках настоящего изобретения) и фильтрация зарегистрированного сигнала посредством использования усилителя и фильтра 225, как описано в рамках настоящего изобретения.Next, in step 620, the signals recorded by the sensor of the electromyogram 120 are processed, in particular, amplification (and pre-amplification, if necessary, as described in the framework of the present invention) and filtering of the registered signal by using an amplifier and filter 225, as described in the framework of this inventions.

Далее в шаге 630 осуществляется передача данных обработанных сигналов сенсором электромиограммы 120 в центральный модуль 110.Next, in step 630, the data of the processed signals is transmitted by the electromyogram sensor 120 to the central module 110.

Далее в шаге 640 центральным модулем 110, в частности, микроконтроллером 551 центрального модуля 110, осуществляется обработка данных (как более подробно показано на ФИГ. 7 с соответствующим описанием), переданных сенсором электромиограммы 120 в центральный модуль 110.Next, in step 640, the central module 110, in particular, the microcontroller 551 of the central module 110, processes the data (as shown in more detail in FIG. 7 with the corresponding description) transmitted by the electromyogram sensor 120 to the central module 110.

Далее в шаге 650 центральным модулем 110, в частности, радиомодулем 561 осуществляется передача управляющих сигналов, по крайней мере, на одно управляемое устройство 160 (или, по крайней мере, одну его часть, в частности, составной элемент, модуль и т.д.), как описано в рамках настоящего изобретения (в частности, в описании к ФИГ. 1 и ФИГ. 5).Next, in step 650, the central module 110, in particular the radio module 561, transmits control signals to at least one controlled device 160 (or at least one part thereof, in particular, a component, module, etc. ), as described in the framework of the present invention (in particular, in the description of FIG. 1 and FIG. 5).

Как было сказано выше, центральный модуль 110, в частности, микроконтроллер 551 центрального модуля 110 осуществляет обработку данных, в частности, по крайне мере, одного сигнала от сенсора электромиограммы (ЭМГ) 120 (в том числе обработанных сигналов, как было описано выше), в частном случае с целью формирования (в частности, вычисление) управляющих сигналов, которые передаются (отправляются) на управляемое устройство 160 посредством радиомодуля 561, где в дальнейшем преобразуются управляемым устройством 160, например, микроконтроллером управляемого устройства 160, в управляющие команды.As mentioned above, the central module 110, in particular, the microcontroller 551 of the central module 110 processes the data, in particular, at least one signal from the electromyogram sensor (EMG) 120 (including processed signals, as described above), in the particular case, with the aim of generating (in particular, calculating) control signals that are transmitted (sent) to the managed device 160 by means of the radio module 561, where they are subsequently converted by the controlled device 160, for example, by a microcontroller controlled about device 160, in control commands.

Упомянутая обработка данных, в частности, по крайне мере, одного сигнала от сенсора электромиограммы 120, осуществляется микроконтроллером 551 центрального модуля 110 с целью формирования (цифровых) управляющих сигналов для управления, по крайней мере, одним управляемым устройством 160 (в частном случае являющимся техническим, роботизированным и т.д. устройством) или, по крайней мере, одним составным элементом (частью, модулем и т.д.) такого управляемого устройства 160. Упомянутые (цифровые) управляющие сигналы передаются (отправляются) из центрального модуля 110 на управляемое устройство 160 посредством радиомодуля 561.The aforementioned data processing, in particular of at least one signal from the electromyogram sensor 120, is carried out by the microcontroller 551 of the central module 110 with the aim of generating (digital) control signals for controlling at least one controlled device 160 (in the particular case of a technical a robotic device, etc.) or at least one component (part, module, etc.) of such a controlled device 160. The mentioned (digital) control signals are transmitted (sent) from the central module 110 to the managed device 160 through the radio module 561.

В частном случае, формирование (цифровых) управляющие сигналы для управления, по крайней мере, управляемым устройством 160 (после их преобразования в управляющие команды, как описано в рамках настоящего изобретения) осуществляется посредством оценки (вычисления) величины упомянутого сигнала электромиограммы, как описано далее.In the particular case, the formation of (digital) control signals for controlling at least the controlled device 160 (after converting them into control commands, as described in the framework of the present invention) is carried out by evaluating (calculating) the magnitude of the said electromyogram signal, as described below.

На ФИГ. 7 показана блок-схема обработки сигнала электромиограммы микроконтроллером центрального модуля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, показана блок-схема пропорциональной обработки сигнала электромиограммы.In FIG. 7 shows a block diagram of an electromyogram signal processing by a microcontroller of a central module, according to one embodiment of the present invention, in particular, a proportional signal processing diagram of an electromyogram is shown.

В частном случае, управление управляемым устройством 160 осуществляется посредством передачи на управляемое устройство 160 сформированного цифрового сигнала (управляющего сигнала), пропорционального амплитуде ЭМГ-сигнала. В частном случае таким упомянутым цифровым сигналом является число из заранее заданного диапазона числовых значений, причем такое число пропорционально амплитуде ЭМГ-сигнала, т.е. является пропорциональным управлением управляемым устройством 160 (или способом, в частности, вариантом, пропорционального управления управляемым устройством 160). Пропорциональное управление (способ, в частности, вариант, управления) управляемым устройством 160 может использоваться для управления такими управляемыми устройствами 160, как сервоприводы, регуляторы громкости, регуляторы напряжения и т.д., т.е. такими управляемыми устройствами 160, режимы работы которых задаются в диапазоне значений более двух.In the particular case, the controlled device 160 is controlled by transmitting to the controlled device 160 the generated digital signal (control signal) proportional to the amplitude of the EMG signal. In the particular case, such a mentioned digital signal is a number from a predetermined range of numerical values, and this number is proportional to the amplitude of the EMG signal, i.e. is proportional control of the managed device 160 (or a method, in particular, an option, proportional control of the managed device 160). Proportional control (a method, in particular, an option, control) of the controlled device 160 can be used to control such controlled devices 160 as servos, volume controls, voltage controls, etc., i.e. such controlled devices 160, the operating modes of which are set in the range of values of more than two.

Стоит отметить, что частным случаем пропорционального управления управляемого устройства 160 является логическое (триггерное) управление, показанное на ФИГ. 8, при котором упомянутый диапазон возможных формируемых числовых значений состоит из двух чисел, в частности, логической единицы и нуля. Такой вариант (в частности, способ) управления может быть использован (применяться) для управляемых устройств 160, которые имеют только два (2) режима работы, например, «включено» и «выключено», причем такими управляемыми устройствами 160 в частном случае могут являться выключатели, реле, электронные ключи и т.д.It is worth noting that a particular case of proportional control of the managed device 160 is the logical (trigger) control shown in FIG. 8, wherein said range of possible generated numerical values consists of two numbers, in particular, a logical unit and zero. Such an option (in particular, a method) of control can be used (applied) for controlled devices 160 that have only two (2) operating modes, for example, “on” and “off”, and such controlled devices 160 in a particular case can be switches, relays, electronic keys, etc.

В частном случае упомянутая обработка, по крайней мере, одного электромиографического сигнала (в частности, данных (обработанных) электромиографических сигналов) в шаге 640 (ФИГ. 6) заключается в вычислении цифрового значения, пропорционального силе напряжения мышцы пользователя (человека). Так, например, в модуле хранения данных (например, ОЗУ, ППЗУ, флеш-память и т.д.) центрального модуля 110 микроконтроллера создается N-битная переменная («СИГНАЛ»), в которую осуществляется запись микроконтроллером 551 упомянутого вычисляемого цифрового значения. Упомянутая переменная («СИГНАЛ») может принять два в степени N минус один (2^∧N-1) значение, т.е., например, для однобайтной переменной такой набор дискретных значений составляет от 0 до 255. Таким образом, реализуется упомянутый пропорциональный вариант управления, т.е. чем выше сила напряжения мышцы пользователя (пользователем), тем выше (больше) числовое значение в переменной («СИГНАЛ»).In a particular case, the said processing of at least one electromyographic signal (in particular, data of the (processed) electromyographic signals) in step 640 (FIG. 6) consists in calculating a digital value proportional to the muscle tension of the user (person). So, for example, in the data storage module (for example, RAM, ROM, flash memory, etc.) of the central module 110 of the microcontroller, an N-bit variable (“SIGNAL”) is created, into which the mentioned digital value is recorded by the microcontroller 551. The mentioned variable (“SIGNAL”) can take two to the power N minus one (2 ^∧ N-1) value, that is, for example, for a single-byte variable such a set of discrete values is from 0 to 255. Thus, the aforementioned proportional control option, i.e. the higher the muscle tension of the user (by the user), the higher (larger) the numerical value in the variable ("SIGNAL").

Далее микроконтроллером 551 осуществляется вычисление (расчет) амплитуды ЭМГ-сигнала и, в частном случае, может осуществляться нормирование на упомянутый набор дискретных значений, в частности для «проецирования» диапазона выходных значений упомянутой переменной («СИГНАЛ») в один байт.Next, the microcontroller 551 calculates (calculates) the amplitude of the EMG signal and, in the particular case, normalization to the mentioned set of discrete values can be carried out, in particular for “projecting” the range of output values of the variable (“SIGNAL”) into one byte.

Вычисление (расчет) амплитуды ЭМГ-сигнала может осуществляться посредством использования различных подходов, в частности, посредством вычисления значения огибающей ЭМГ-сигнала в определенный момент времени t (т.е. когда осуществляется вычисление значения управляющих сигналов, таким образом в цикле осуществляется считывание ЭМГ-сигнала, заполнение буфера и т.д. для получения в цикле (циклически) набора (значений) управляющих сигналов). Данный подход обработки ЭМГ-сигнала является относительно простым с точки зрения его аппаратной реализации. Данный подход также известен как «амплитудный детектор». Посредством подключения выхода амплитудного детектора к компаратору с порогом срабатывания (Апор) осуществляется реализация устройства (в частности, модуля) для управления управляемыми устройствами (160) посредством ЭМГ-сигнала. В частном случае, когда сигнал на выходе амплитудного детектора ниже порога срабатывания (Апор), то выход компаратора содержит практически (приближенное к) нулевое значение (логический нуль), в противоположном случае - логическая единица.The calculation (calculation) of the amplitude of the EMG signal can be carried out using various approaches, in particular, by calculating the envelope value of the EMG signal at a certain point in time t (i.e., when the value of the control signals is calculated, the EMG is read in the cycle signal, filling the buffer, etc. to obtain in the cycle (cyclically) a set (values) of control signals). This approach to processing an EMG signal is relatively simple in terms of its hardware implementation. This approach is also known as an “amplitude detector”. By connecting the output of the amplitude detector to a comparator with a threshold (Apor), a device (in particular, a module) is implemented to control controlled devices (160) by means of an EMG signal. In the particular case, when the signal at the output of the amplitude detector is lower than the response threshold (Apor), the output of the comparator contains a practically (close to) zero value (logical zero), in the opposite case, a logical unit.

Подобный подход может быть реализован ресурсами микроконтроллера 551 (посредством микроконтроллера 551), однако, в частном случае подход обладает тем недостатком, что при колебаниях базовой линии ЭМГ-сигнала (среднего значения ЭМГ-сигнала) могут происходить ложные срабатывания или несрабатывания триггера (так, например, при появлении ЭМГ-сигнала относительно опорного уровня в 2.5 Вольт, а триггер срабатывает при достижении амплитудой сигнала (или огибающей) 3 Вольта, тогда при смещении опорного уровня до 1 Вольта, то в части случаев, когда размах электромиограммы был достаточен для срабатывания триггера при 3 Вольт, то срабатывания относительно опорного уровня в 1 Вольт уже не будет), которые зависят от смещения базовой линии ЭМГ-сигнала относительно ее изначального положения, по отношению к которому осуществлялась калибровка, в процессе которого осуществляется установка заданного (некоего) уровня напряжения, в частности, уровня срабатывания триггера, при превышении ЭМГ-сигналом которого срабатывает триггер. Ложные срабатывания при изменении опорного уровня упомянутого сигнала затрудняют практическое использование упомянутых подходов и систем в частности, для управления управляемыми устройствами (160) с помощью (использованием) ЭМГ-сигналов. Причем упомянутые затруднения с практическим применением, в частном случае, связано с частым «плаванием» базовой линии сигнала при движении пользователя (человека) или при движениях конечностями пользователем, на которых, в частном случае, закреплены электроды 215. Также, упомянутые затруднения с практическим применением связаны с изменением качества контакта электродов 215 с поверхностью кожи пользователя (человека).A similar approach can be implemented by the resources of the microcontroller 551 (via the microcontroller 551), however, in a particular case, the approach has the disadvantage that false triggering or malfunction of the trigger can occur during fluctuations in the baseline of the EMG signal (average value of the EMG signal) (for example, , when the EMG signal appears relative to the reference level of 2.5 Volts, and the trigger fires when the signal amplitude (or envelope) reaches 3 Volts, then when the reference level is displaced to 1 Volt, then in some cases when Since the electromyogram was sufficient for the trigger to operate at 3 Volts, there will be no more triggering relative to the reference level of 1 Volt), which depend on the displacement of the baseline of the EMG signal relative to its initial position, with respect to which the calibration was carried out, during which the installation was carried out a given (certain) voltage level, in particular, the trigger level, when the EMG signal exceeds the trigger level. False alarms when changing the reference level of the mentioned signal complicate the practical use of the mentioned approaches and systems, in particular, for controlling controlled devices (160) using (using) EMG signals. Moreover, the aforementioned difficulties with practical application, in a particular case, is associated with the frequent “swimming” of the signal baseline when the user (person) is moving or when the limbs are moving by the user, on which, in a particular case, the electrodes 215 are fixed. Also, the aforementioned difficulties with the practical application are associated with a change in the quality of contact of the electrodes 215 with the skin surface of the user (person).

В описываемом изобретении обработка данных (обработанных) сигналов центральным модулем 110 (в частности микроконтроллером 551) осуществляется посредством (усовершенствованной) обработки упомянутых данных (в частности, по крайней мере, одного сигнала, в том числе обработанного сигнала сенсором 120, которая позволяет устранить, по крайней мере, один из упомянутых выше недостатков. Так, центральным модулем 110 осуществляется получение упомянутых данных (обработанных) сигналов, в частности, оцифрованного аналогового сигнала (оцифрованного сигнала и сформированного, по крайней мере, в один пакет данных на выходе сенсора электромиограммы 120, как описано выше), в частности, набором дискретных чисел (так называемых далее «отсчетов»), пропорциональных амплитуде упомянутого оцифрованного аналогового сигнала, где обработка таких дискретных чисел осуществляется группами (таких дискретных чисел) через определенный промежуток времени (период оцифровки, в частности время семплирования), из сенсора электромиограммы 120 (в частности с выхода сенсора электромиограммы 120, например, реализованным разъемом 245).In the described invention, the processing of data (processed) signals by the central module 110 (in particular by the microcontroller 551) is carried out by means of (improved) processing of the mentioned data (in particular, at least one signal, including the processed signal by the sensor 120, which eliminates at least one of the drawbacks mentioned above. Thus, the central module 110 receives said data (processed) signals, in particular, a digitized analog signal (digitized signal as well as generated by at least one data packet at the output of the sensor of the electromyogram 120, as described above), in particular, by a set of discrete numbers (the so-called "samples") proportional to the amplitude of the aforementioned digitized analog signal, where the processing of such discrete numbers carried out by groups (of such discrete numbers) after a certain period of time (the period of digitization, in particular the sampling time), from the electromyogram sensor 120 (in particular, from the output of the electromyogram sensor 120, for example, sockets 245).

В частном случае, упомянутая обработка данных (обработанных), по крайней мере, одного сигнала (оцифрованного аналогового сигнала (оцифрованного сигнала и сформированного, по крайней мере, в один пакет данных на выходе сенсора электромиограммы 120, далее - сигнала) центральным модулем 110 (в частности микроконтроллером 551) осуществляется посредством вычисления разницы максимального и минимального значений упомянутого сигнала в определенном (исходя из требований и скорости срабатывания триггера) временном диапазоне (окне) с длиной в N отсчетов. Такая обработка упомянутого сигнала позволяет избавиться от качания базовой линии сигнала, в частности, абсолютные значения сигнала (сигналов) могут меняться, однако их (максимального и минимального значений в диапазоне (окне)) разница остается всегда неизменной (поскольку не зависит от опорного значения).In the particular case, the aforementioned processing of data (processed) of at least one signal (digitized analog signal (digitized signal and generated in at least one data packet at the output of the electromyogram sensor 120, hereinafter - the signal) by the central module 110 (in in particular, microcontroller 551) is carried out by calculating the difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in a certain (based on the requirements and trigger speed) time range (window) with a length of N counts Such processing of the aforementioned signal makes it possible to get rid of the swing of the signal baseline, in particular, the absolute values of the signal (s) can vary, but their (maximum and minimum values in the range (window)) difference always remains the same (since it does not depend on the reference value) .

В шаге 701 осуществляется создание и начальная инициализация структур данных, необходимых для работы описываемой обработки данных, в частности, осуществляется создание:In step 701, the creation and initialization of the data structures necessary for the operation of the described data processing is carried out, in particular, the creation of:

- числового массива из «N» элементов для хранения отсчетов от АЦП, причем числовой массив изначально заполняется нулями, a «N» может равняться 32;- a numerical array of "N" elements for storing samples from the ADC, and the numerical array is initially filled with zeros, a "N" can be 32;

- числовой переменной-счетчика «К» для подсчета числа отсчетов АЦП, причем значение числовой переменной-счетчика «К» изначально равна единице (''1'');- a numerical counter variable “K” for counting the number of samples of the ADC, and the value of the numerical counter variable “K” is initially equal to one ('' 1 '');

- переменных «СИГНАЛ» и «СИГНАЛ'» («СИГНАЛ ШТРИХ»), причем СИГНАЛ' инициализируется нулевым значением;- variables “SIGNAL” and “SIGNAL '” (“SIGNAL BAR”), and the SIGNAL' is initialized to a zero value;

- констант «X» и «Y», сумма которых равняется единице (например, «X» может равняться 0.6, a «Y» может равняться 0.4, или «X» может равняться 0.5, а «Y» может равняться 0.5 и т.д.), т.е. удовлетворять требованию (условию нормировки): X+Y - 1.- constants “X” and “Y”, the sum of which is equal to one (for example, “X” can be equal to 0.6, a “Y” can be equal to 0.4, or “X” can be equal to 0.5, and “Y” can be equal to 0.5, etc. d.), i.e. satisfy the requirement (normalization condition): X + Y - 1.

В шаге 702 осуществляется считывание аналогового сигнала посредством аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера 551 центрального модуля 110 и результатом оцифровки посредством упомянутого АЦП в (упомянутый) некоторый момент времени такого полученного аналогового сигнала является цифрового значение аналогового сигнала («отсчет»), формируемого посредством АЦП.In step 702, the analog signal is read by the analog-to-digital converter (ADC) of the microcontroller 551 of the central module 110 and the result of digitization by the said ADC at the (mentioned) time is that the obtained analog signal is the digital value of the analog signal (“countdown”) generated by ADC.

В частном случае, нумерация элементов числового массива из «N» отсчетов начинается с единицы.In the particular case, the numbering of elements of a numerical array of "N" samples starts from one.

В шаге 703 «отсчет» (цифровое значение) из шага 702 дописывается в массив из «N» отсчетов. Запись осуществляется в элемент, номер которого равен текущему значению переменной-счетчика «К».In step 703, the “sample” (digital value) from step 702 is added to the array of “N” samples. Writing is done to an element whose number is equal to the current value of the counter variable "K".

Далее в шаге 704, значение счетчика «К» увеличивается на единицу.Next, in step 704, the value of the counter "K" is increased by one.

Далее в шаге 705 осуществляется проверка условия на превышение значения переменной-счетчика «К» длины массива из «N» элементов. Если «К» меньше либо равно «N» (K≤N), то осуществляется переход в шаг 702. В противном случае (если «К» больше «N» (K>N), то осуществляется переход в шаг 706. В шаге 706 осуществляется поиск минимального и максимального значений в массиве чисел из «N» элементов. Найденные значения записываются в переменные «МИН» и «МАКС» соответственно.Next, in step 705, the condition is checked for exceeding the value of the counter variable "K" of the length of the array of "N" elements. If “K” is less than or equal to “N” (K≤N), then go to step 702. Otherwise (if “K” is greater than “N” (K> N), then go to step 706. In step 706, the minimum and maximum values are searched for in the array of numbers of “N” elements. The values found are written into the variables “MIN” and “MAX”, respectively.

Далее в шаге 707 осуществляется вычисление разницы (переменная «РАЗНИЦА») переменных «МИН» и «МАКС»: «РАЗНИЦА» = «МАКС» - «МИН».Next, in step 707, the difference (variable “DIFFERENCE”) of the variables “MIN” and “MAX” is calculated: “DIFFERENCE” = “MAX” - “MIN”.

Далее в шаге 708 осуществляется вычисление значения переменной «СИГНАЛ», которое вычисляется по следующей формуле (формуле вычисления переменной «СИГНАЛ»: «СИГНАЛ» = «X» * «РАЗНИЦА» + «Y» * «СИГНАЛ'» (т.е. переменная «СИГНАЛ» равна сумме произведения переменной «X» на переменную «РАЗНИЦА» и произведения переменной «Y» на переменную «СИГНАЛ'» («СИГНАЛ ШТРИХ»)).Next, in step 708, the value of the variable “SIGNAL” is calculated, which is calculated by the following formula (formula for calculating the variable “SIGNAL”: “SIGNAL” = “X” * “DIFFERENCE” + “Y” * “SIGNAL '” (i.e. the variable “SIGNAL” is equal to the sum of the product of the variable “X” by the variable “DIFFERENCE” and the product of the variable “Y” by the variable “SIGNAL” (“SIGNAL BAR”)).

Данное выражение (формула) позволяет сглаживать сигнал электромиограммы (также называемого ЭМГ-сигналом или сигналом ЭМГ), в частности, текущее значение переменной «СИГНАЛ» зависит от нового вычисленного значения переменной «РАЗНИЦА» и предыдущего значения переменной «СИГНАЛ», которая обозначается как «СИГНАЛ'» («СИГНАЛ ШТРИХ»), которые берутся с весовыми коэффициентами X и Y соответственно. Иными словами, текущее значение сигнала зависит от предыдущего, что позволяет сглаживать резкие броски сигнала (так называемые «спайки», от англ. «spikes»), тем самым реализуя фильтр низких частот (в частности аналог фильтра низких частот) и повышая стабильность работы обработки алгоритма к данному типу помех, которые часто встречаются при практическом использовании данного устройства.This expression (formula) allows you to smooth the signal of an electromyogram (also called an EMG signal or EMG signal), in particular, the current value of the “SIGNAL” variable depends on the new calculated value of the “DIFFERENCE” variable and the previous value of the “SIGNAL” variable, which is indicated as “ SIGNAL '”(“ SIGNAL BAR ”), which are taken with weight coefficients X and Y, respectively. In other words, the current value of the signal depends on the previous one, which allows smoothing sharp signal surges (so-called “spikes”, from the English “spikes”), thereby realizing a low-pass filter (in particular, an analog of the low-pass filter) and increasing the stability of processing algorithms for this type of interference, which are often found in the practical use of this device.

После того, как значение переменной «ИТОГ» (переменная «ИТОГ» содержит значение управляющих сигналов управляемым устройством 160) вычислено, упомянутое значение команд(ы) управления (значение переменной «ИТОГ»), как описано в рамках настоящего изобретения, отправляется (передается) на управляемое устройство 160. Отправка (передача) упомянутого значения «ИТОГ» (значений управляющих сигналов) может осуществляться посредством проводов или по радиоканалу (в частном случае, реализованным радиомодулем 561), например, посредством Bluetooth-радиомодуля и т.д. Стоит отметить, что оцифровка данных посредством АЦП, накопление массива и т.д. осуществляется циклически. По мере накопления «N» отсчетов вычисляются значения переменной «ИТОГ» (управляющие сигналы) и передаются на управляемое устройство 160.After the value of the “TOTAL” variable (the “TOTAL” variable contains the value of the control signals of the managed device 160) is calculated, the mentioned value of the control commands (s) (the value of the “TOTAL” variable), as described in the framework of the present invention, is sent (transmitted) to the managed device 160. Sending (transmitting) the said “TOTAL” value (values of control signals) can be carried out via wires or via the radio channel (in the particular case, implemented by the radio module 561), for example, via a Bluetooth radio module etc. It is worth noting that the digitization of data through ADC, the accumulation of an array, etc. carried out cyclically. As the accumulation of "N" samples, the values of the variable "TOTAL" (control signals) are calculated and transmitted to the managed device 160.

Стоит отметить, что передаваемые (отправляемые) управляющие сигналы на управляемое устройство 160 могут иметь следующую структуру и содержать следующие данные:It is worth noting that the transmitted (sent) control signals to the managed device 160 may have the following structure and contain the following data:

<Название сенсора> <цифровое значение> <символ переноса строки>,<Sensor name> <numerical value> <line feed character>,

гдеWhere

-<название сенсора> содержит название (или идентификатор) одного из описываемых сенсоров, который используется управляемым устройством 160 для идентификации сенсора, данные с которого были переданы в центральный модуль 110, обработаны центральным модулем 110 и переданы на управляемое устройство 160 в виде управляющих сигналов;- <sensor name> contains the name (or identifier) of one of the described sensors, which is used by the managed device 160 to identify the sensor from which data was transmitted to the central module 110, processed by the central module 110 and transmitted to the controlled device 160 in the form of control signals;

-<цифровое значение> является значением переменной «ИТОГ», содержащей значение управляющих сигналов;- <digital value> is the value of the "TOTAL" variable containing the value of the control signals;

-<символ переноса строки> является продолжением печати текста с новой строки (https://ru.wikipedia.org/wiki/Перевод_строки).- <line break character> is a continuation of printing text from a new line (https://ru.wikipedia.org/wiki/Lew_line).

В частном случае, по крайней мере, один управляющий сигнал, отправляемый на управляемое устройство 160 может иметь формат сообщения, в частности являться текстовым сообщением, например, по крайней мере, в виде одной строки.In the particular case, at least one control signal sent to the controlled device 160 may have a message format, in particular, be a text message, for example, at least as a single line.

Каждая такая строка может быть обработана управляемым устройством 160, в частности, по крайней мере, одной частью управляемого устройства, например, микроконтроллером, бортовым компьютером и т.д., следующим образом:Each such line can be processed by the managed device 160, in particular, at least one part of the managed device, for example, by a microcontroller, an on-board computer, etc., as follows:

- осуществляется парсинг (от англ. parsing) строки (разбиение на составляющие) упомянутой строки;- parsing (from the English. parsing) of the line (breaking into components) of the said line is carried out;

- в зависимости от сценария управления управляемым устройством 160 цифровое значение сигнала преобразуется, по крайней мере, в одну команду управления. Так, например, множество значений цифрового значения управляющего сигнала может быть преобразовано в такие команды, как множество значений угла поворота (например, значение переменной «ИТОГ» (значение управляющей команды), в частности, от 0 до 255 может быть преобразовано в управляющую команду - угол поворота в диапазоне от 0 до 270 градусов) одного из элементов управляемого устройства 160, например, сервопривода, т.е., в частном случае, напряжение мышцы пользователя (человека) приводит к повороту сервопривода на управляемом устройстве 160.- depending on the control scenario of the managed device 160, the digital value of the signal is converted to at least one control command. So, for example, the set of values of the digital value of the control signal can be converted into commands such as the set of values of the angle of rotation (for example, the value of the variable "TOTAL" (value of the control command), in particular, from 0 to 255 can be converted into a control command - the rotation angle in the range from 0 to 270 degrees) of one of the elements of the controlled device 160, for example, a servo drive, i.e., in the particular case, the muscle tension of the user (person) leads to a rotation of the servo drive on the controlled device 160.

Как было сказано выше, константы «X» и «Y» удовлетворяют условию нормировки: X+Y=1, т.е. сумма констант «X» и «Y» равна единице.As mentioned above, the constants “X” and “Y” satisfy the normalization condition: X + Y = 1, i.e. the sum of the constants “X” and “Y” is equal to one.

Далее в шаге 709 осуществляется присваивание значения СИГНАЛ' (СИГНАЛ ШТРИХ) значению СИГНАЛ (т.е. СИГНАЛ*=СИГНАЛ), после чего в шаге 710 осуществляется сброс значения переменной-счетчика «К» на значение, равное единице.Next, in step 709, the SIGNAL 'value (BAR SIGNAL) is assigned to the SIGNAL value (ie SIGNAL * = SIGNAL), after which, in step 710, the counter variable “K” is reset to a value equal to one.

Далее в шаге 711 в переменную "ИТОГ" осуществляется запись значения переменной «СИГНАЛ» и осуществляется возврат к шагу 702. Таким образом, в переменную «ИТОГ» записывается значение управляющего сигнала, в частном случае, пропорциональное значению амплитуды ЭМГ-сигнала.Next, in step 711, the value of the variable “SIGNAL” is recorded in the variable “TOTAL” and returned to step 702. Thus, the value of the control signal, in a particular case proportional to the amplitude of the EMG signal, is recorded in the variable “TOTAL”.

В шаге 801 осуществляется создание и начальная инициализация структур данных, необходимых для работы описываемой обработки данных, в частности, осуществляется создание:In step 801, the creation and initialization of the data structures necessary for the operation of the described data processing is carried out, in particular, the creation of:

- числовой переменной-счетчика «К» для подсчета числа отсчетов АЦП, причем значение числовой переменной-счетчика «К» изначально равно единице- a numerical variable counter “K” for counting the number of samples of the ADC, and the value of the numerical variable counter “K” is initially equal to one

(«1»);("one");

- констант «X» и «Y», сумма которых равняется единице (например, «X» может равняться 0.6, a «Y» может равняться 0.4, или «X» может равняться 0.5, а «Y» может равняться 0.5 и т.д.), т.е. удовлетворять требованию (условию нормировки): X+Y=1.- constants “X” and “Y”, the sum of which is equal to one (for example, “X” can be equal to 0.6, a “Y” can be equal to 0.4, or “X” can be equal to 0.5, and “Y” can be equal to 0.5, etc. d.), i.e. satisfy the requirement (normalization condition): X + Y = 1.

В шаге 802 осуществляется считывание аналогового сигнала посредством аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) микроконтроллера 551 центрального модуля 110 и результатом оцифровки посредством упомянутого АЦП в (упомянутый) некоторый момент времени такого полученного аналогового сигнала является цифрового значение аналогового сигнала («отсчет»), формируемого посредством АЦП.In step 802, the analog signal is read by means of the analog-to-digital converter (ADC) of the microcontroller 551 of the central module 110 and the result of digitization by the said ADC at the (mentioned) point in time of such an obtained analog signal is the digital value of the analog signal (“reference”) generated by ADC.

В шаге 803 «отсчет» (цифровое значение) из шага 802 дописывается в массив из «N» отсчетов. Запись осуществляется в элемент, номер которого равен текущему значению переменной-счетчика «К».In step 803, the “sample” (digital value) from step 802 is added to the array of “N” samples. Writing is done to an element whose number is equal to the current value of the counter variable "K".

Далее в шаге 804, значение счетчика «К» увеличивается на единицу.Next, in step 804, the value of the counter "K" is increased by one.

Далее в шаге 805 осуществляется проверка условия на превышение значения переменной-счетчика «К» длины массива из «N» элементов. Если «К» меньше либо равно «N» (K≤N), то осуществляется переход в шаг 802. В противном случае (если «К» больше «N» (K>N), то осуществляется переход в шаг 806. В шаге 806 осуществляется поиск минимального и максимального значений в массиве чисел из «N» элементов. Найденные значения записываются в переменные «МИН» и «МАКС» соответственно.Next, in step 805, the condition is checked for exceeding the value of the counter variable "K" of the length of the array of "N" elements. If "K" is less than or equal to "N" (K≤N), then go to step 802. Otherwise (if "K" is greater than "N" (K> N), then go to step 806. In step 806, the minimum and maximum values are searched in the array of numbers of “N” elements. The values found are written into the variables “MIN” and “MAX”, respectively.

Далее в шаге 807 осуществляется вычисление разницы (переменная «РАЗНИЦА») переменных «МИН» и «МАКС»: «РАЗНИЦА» = «МАКС» - «МИН».Next, in step 807, the difference (variable “DIFFERENCE”) of the variables “MIN” and “MAX” is calculated: “DIFFERENCE” = “MAX” - “MIN”.

Далее в шаге 808 осуществляется вычисление значения переменной «СИГНАЛ», которое вычисляется по следующей формуле (формуле вычисления переменной «СИГНАЛ»: «СИГНАЛ» = «X» * «РАЗНИЦА» + «Y» * «СИГНАЛ'» (т.е. переменная «СИГНАЛ» равна сумме произведения переменной «X» на переменную «РАЗНИЦА» и произведения переменной «Y» на переменную «СИГНАЛ'» («СИГНАЛ ШТРИХ»)).Next, in step 808, the value of the variable “SIGNAL” is calculated, which is calculated by the following formula (formula for calculating the variable “SIGNAL”: “SIGNAL” = “X” * “DIFFERENCE” + “Y” * “SIGNAL '” (i.e. the variable “SIGNAL” is equal to the sum of the product of the variable “X” by the variable “DIFFERENCE” and the product of the variable “Y” by the variable “SIGNAL” (“SIGNAL BAR”)).

Данное выражение (формула) позволяет сглаживать сигналThis expression (formula) allows you to smooth the signal

электромиограммы (также называемого ЭМГ-сигналом или сигналом ЭМГ), в частности, текущее значение переменной «СИГНАЛ» зависит от нового вычисленного значения переменной «РАЗНИЦА» и предыдущего значения переменной «СИГНАЛ», которая обозначается как «СИГНАЛ'» («СИГНАЛ ШТРИХ»), которые берутся с весовыми коэффициентами X и Y соответственно. Иными словами, текущее значение сигнала зависит от предыдущего, что позволяет сглаживать резкие броски сигнала (так называемые «спайки», от англ. «spikes»), тем самым реализуя фильтр низких частот (в частности аналог фильтра низких частот) и повышая стабильность работы обработки алгоритма к данному типу помех, которые часто встречаются при практическом использовании данного устройства.electromyograms (also called an EMG signal or EMG signal), in particular, the current value of the “SIGNAL” variable depends on the new calculated value of the “DIFFERENCE” variable and the previous value of the “SIGNAL” variable, which is indicated as “SIGNAL” (“SIGNAL BAR” ), which are taken with weights X and Y, respectively. In other words, the current value of the signal depends on the previous one, which allows smoothing sharp signal surges (so-called “spikes”, from the English “spikes”), thereby realizing a low-pass filter (in particular, an analog of the low-pass filter) and increasing the stability of processing algorithms for this type of interference, which are often found in the practical use of this device.

После того, как значение переменной «ИТОГ» (переменная «ИТОГ» содержит значение управляющих сигналов управляемым устройством 160) вычислено, упомянутое значение команд(ы) управления (значение переменной «ИТОГ»), как описано в рамках настоящего изобретения, отправляется (передается) на управляемое устройство 160. Отправка (передача) упомянутого значения «ИТОГ» (значений управляющих сигналов) может осуществляться посредством проводов или по радиоканалу (в частном случае, реализованным радиомодулсм 561), например, посредством Bluetooth-радиомодуля и т.д. Стоит отметить, что оцифровка данных посредством АЦП, накопление массива и т.д. осуществляется циклически. По мере накопления «N» отсчетов вычисляются значения переменной «ИТОГ» (управляющие сигналы) и передаются на управляемое устройство 160.After the value of the “TOTAL” variable (the “TOTAL” variable contains the value of the control signals of the managed device 160) is calculated, the mentioned value of the control commands (s) (the value of the “TOTAL” variable), as described in the framework of the present invention, is sent (transmitted) to a managed device 160. Sending (transmitting) the said “TOTAL” value (values of control signals) can be carried out via wires or via a radio channel (in the particular case, implemented radio module 561), for example, via a Bluetooth radio module etc. It is worth noting that the digitization of data through ADC, the accumulation of an array, etc. carried out cyclically. As the accumulation of "N" samples, the values of the variable "TOTAL" (control signals) are calculated and transmitted to the managed device 160.

<Названис сснсора><цифровое значение> <символ переноса строки>,<Name of ssnosora> <numerical value> <line feed character>,

гдеWhere

- <название сенсора> содержит название (или идентификатор) одного из описываемых сенсоров, который используется управляемым устройством 160 для идентификации сенсора, данные с которого были переданы в центральный модуль 110, обработаны центральным модулем 110 и переданы на управляемое устройство 160 в виде управляющих сигналов;- <sensor name> contains the name (or identifier) of one of the described sensors, which is used by the managed device 160 to identify the sensor from which data was transmitted to the central module 110, processed by the central module 110 and transmitted to the controlled device 160 in the form of control signals;

- <цифровое значение> является значением переменной «ИТОГ», содержащей значение управляющих сигналов;- <digital value> is the value of the "TOTAL" variable containing the value of the control signals;

- осуществляется парсинг (от англ. parsing) строки (разбиение на составляющие) упомянутой строки.- parsing (from the English parsing) of the line (breaking into components) of the said line is carried out.

Причем, в частном случае осуществляется управление управляемыми устройствами, которые могут находиться в двух состояния, в частности, принимать две управляющие команды.Moreover, in a particular case, managed devices are managed that can be in two states, in particular, they accept two control commands.

Далее в шаге 809 осуществляется присваивание значения СИГНАЛ' (СИГНАЛ ШТРИХ) значению СИГНАЛ (т.е. СИГНАЛ*=СИГНАЛ), после чего в шаге 810 осуществляется сброс значения переменной-счетчика «К» на значение, равное единице.Next, in step 809, the SIGNAL 'value (BAR SIGNAL) is assigned to the SIGNAL value (ie SIGNAL * = SIGNAL), after which, in step 810, the counter variable “K” is reset to a value equal to one.

Далее в шаге 811 осуществляется сравнение значения переменной «СИГНАЛ» со значением «ПОРОГ» ((предустановленным) пороговым значением переменной «ПОРОГ») микроконтроллер 551 осуществляет формирование логических (триггерных) значений переменной «ИТОГ». Если в шаге 811 значение переменной «СИГНАЛ» больше значения переменной «ПОРОГ», то переменной «ИТОГ» присваивается значение, равное единице («1») в шаге 812, и далее осуществляется переход в шаг 802. В противном случае, если в шаге 811 значение переменной «СИГНАЛ» меньше значения переменной «ПОРОГ», то переменной «ИТОГ» присваивается значение, равное единице («1») в шаге 813 и далее осуществляется переход в шаг 802.Next, in step 811, the value of the variable “SIGNAL” is compared with the value “THRESHOLD” ((predefined) threshold value of the variable “THRESHOLD”) microcontroller 551 generates logical (trigger) values of the variable “TOTAL”. If in step 811 the value of the “SIGNAL” variable is greater than the value of the “THRESHOLD” variable, then the “TOTAL” variable is assigned a value equal to one (“1”) in step 812, and then go to step 802. Otherwise, if in step 811 the value of the “SIGNAL” variable is less than the value of the “THRESHOLD” variable, then the “TOTAL” variable is assigned a value equal to one (“1”) in step 813, and then the transition to step 802 is performed.

В заключение следует отметить, что приведенные в описании сведения являются примерами, которые не ограничивают объем настоящего изобретения, определенного формулой. Специалисту в данной области становится понятным, что могут существовать и другие варианты осуществления настоящего изобретения, согласующиеся с сущностью и объемом настоящего изобретения.In conclusion, it should be noted that the information provided in the description are examples that do not limit the scope of the present invention defined by the claims. One skilled in the art will recognize that there may be other embodiments of the present invention consistent with the spirit and scope of the present invention.

Claims

1. A method for controlling devices by processing electrical signals arising in the muscles of a person, in which:

- the electromyogram sensor records at least one electrical signal that occurs in at least one user's muscle when it is energized by the user, and the mentioned signal is recorded by reusable non-invasive electrodes of the electromyogram sensor directly on the surface of the user's skin in the locations of the electrodes of the electromyogram sensor;

- the sensor of the electromyogram processes at least one registered electrical signal, and in the process of said processing, the following is carried out:

a) pre-amplification by an amplifier of a registered electrical signal;

b) filtering the filter with a high frequency signal from (a);

c) filtering the band-stop filter of the signal from (b);

d) filtering the low-pass filter of the signal from (c);

d) the final amplification of the signal from (g);

- an analog-to-digital converter of the microcontroller of the electromyogram sensor converts the signal from (e) to the digital value of the signal;

- the microcontroller of the electromyogram sensor implements the formation of a data package that contains the name of the electromyogram sensor and the mentioned digital signal value;

- the microcontroller of the electromyogram sensor transmits the aforementioned generated data packet to the computing module;

- the computing module processes the data packet, which includes:

- the implementation of the accumulation of the array of the mentioned digital signal values;

- the calculation of the amount of electrical muscle activity of the user after the accumulation of the number of digital signal values;

- calculating the difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital values of the signal and multiplying the resulting difference of the mentioned values by a numerical factor taking values from zero to one and determining the degree of contribution of the calculated signal value with respect to the calculated signal value earlier, and adding to the resulting difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital values with drove multiplied by one minus the referred to the numerical factor that takes a value between zero and one,

moreover, when calculating the difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal for the first time, in the absence of the previously calculated difference between the maximum and minimum values of the mentioned signal in the accumulated number of digital signal values, to the calculated difference between the maximum and minimum values of the said signal in the accumulated number of digital signal values multiplied by a numerical factor taking values from zero to one and determining the degree of contribution of the calculated signal value in relation to the calculated signal value earlier, nothing is added;

- the radio module transmits at least one control signal to a controlled device for controlling such a controlled device or at least one element of such a controlled device.

2. The method according to p. 1, characterized in that the cutoff frequency of the high-pass filter is 0.02 Hz.

3. The method according to p. 1, characterized in that the frequency of the band-stop filter is 50 Hz.

4. The method according to p. 1, characterized in that the cut-off frequency of the low-pass filter of the frequency is 100 Hz.

5. The method according to p. 1, characterized in that the control signal is generated by using, as such, the calculated amount of electrical muscle activity of the user for proportional control of the controlled device or at least one element of such a controlled device, the magnitude of the control signal being proportional to the calculated value of the electrical muscle activity of the user.

6. The method according to p. 1, characterized in that the control signal is equal to one of two values: logical "zero" or logical "unit", and the logical "unit" is selected when the user exceeds or is equal to the amount of electrical muscle activity of a user defined threshold predefined by the user values and logical “zero” if this condition is not met.