基于網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸?shù)臋C(jī)器人肌電控制.pdf

1、全自主方式工作的機(jī)器人一直是機(jī)器人學(xué)者追求的目標(biāo)，但由于目前傳感和人工智能等支撐技術(shù)暫時(shí)還不能滿足發(fā)展此類機(jī)器人的需要。因此，人工遠(yuǎn)程操作的遙操作機(jī)器人便成為一種現(xiàn)實(shí)可行的選擇。當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的遙控機(jī)器人往往是通過控制手柄來操作，存在著輸入方式單一、操作繁瑣、人機(jī)交互性能不夠友好等缺點(diǎn)。肌電信號(hào)作為人體的生物特征信號(hào)，完全可以用于記錄和映射人體的神經(jīng)肌肉活動(dòng)，如果采用人手表面肌電信號(hào)(surface electromyogram sig

2、nal，SEMG)作為機(jī)器人的控制信號(hào)源，以人手主動(dòng)，機(jī)器人跟隨人手運(yùn)動(dòng)的控制方式，將會(huì)增進(jìn)人機(jī)交互的自然性和舒適性。一般地，肌電信號(hào)與處理器之間通過有線連接，操作者的“主手”操縱會(huì)受到影響，而采用無線傳輸?shù)姆绞綄⒛芨纳七@種情況。同時(shí)，將控制命令與數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的TCP/IP協(xié)議可以確保機(jī)器人接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與傳輸?shù)谋憬菪缘?。因此，本文提出了基于網(wǎng)絡(luò)和無線傳輸?shù)臋C(jī)器人肌電控制系統(tǒng)方案，研究解決上述問題。主要研究?jī)?nèi)容如

3、下：
　　(1)研究 SEMG的采樣濾波與無線傳輸，重點(diǎn)介紹了SEMG傳感器采樣電路與放大濾波處理電路，同時(shí)設(shè)計(jì)了基于 MSP430單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換電路與nRF24L01無線傳輸模塊。
　　(2)研究基于SEMG的多種手部動(dòng)作的模式識(shí)別。首先簡(jiǎn)述基于總體平均經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)濾波的基本原理，將其應(yīng)用于SEMG濾波消噪，并與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸?Empi

4、rical Mode Decomposition，EMD)方法做對(duì)比，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與分析，為準(zhǔn)確識(shí)別手部動(dòng)作打下基礎(chǔ)；然后提出了一種基于基本尺度熵的SEMG特征提取方法，在此基礎(chǔ)上研究基于支持向量機(jī)的手部動(dòng)作模式分類，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的腕上翻、腕下翻、握拳和展拳四種手部動(dòng)作所產(chǎn)生的SEMG進(jìn)行特征提取，并將識(shí)別后的特征向量送入支持向量機(jī)進(jìn)行分類識(shí)別，取得了88.75％的識(shí)別率。
　　(3)研究機(jī)器人的網(wǎng)絡(luò)與無線接口，設(shè)計(jì)了可以簡(jiǎn)單替代傳統(tǒng)的機(jī)

5、器人示教盒的嵌入式終端。首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，然后詳細(xì)介紹與分析了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括嵌入式Linux內(nèi)核的移植、DM9000網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動(dòng)移植、SPI接口的無線模塊的驅(qū)動(dòng)、文件系統(tǒng)的構(gòu)建、基于Qt與Matlab的應(yīng)用程序的編寫與移植。同時(shí)，簡(jiǎn)要分析機(jī)器人系統(tǒng)的控制部分的設(shè)計(jì)，包括機(jī)器人端的服務(wù)程序設(shè)計(jì)與通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明嵌入式系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行SEMG濾波與識(shí)別程序，對(duì)實(shí)驗(yàn)者的腕上翻、