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摘要：本文設(shè)計了一種無線多通道表面肌電信號(surface?electromyography，SEMG)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多通道的無線傳感器和信號接收部分。傳感器可獨立的穿戴于人體表面，以線形差分電極獲取表面肌電信號，對其進行放大、濾波、A/D 變換，并用無線的方式按本文設(shè)計的通信協(xié)議發(fā)送給接收部分。接收部分對各傳感器的數(shù)據(jù)進行整合，并通過 USB 接口傳輸給電腦進行存儲、顯示和處理。每個傳感器體積為35mm×20mm×11mm，重量僅 13g(含電池)，一次充電可工作 9 個小時，無線通信距離達(dá) 7.5m，采集到的信號噪聲低于-70dB(肌電信號 1mV 代表 0dB)。該設(shè)計大大提高了電極安放的便利性，采集設(shè)備的便攜性與人體的安全性，且避免了工頻干擾，能夠滿足基于表面肌電信號的手勢或姿勢識別等研究的要求。
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1 引言
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表面肌電(surface electromyography，SEMG)信號是肌肉電活動在皮膚表面處時間和空間上的綜合[1]。不同的動作中肌群收縮產(chǎn)生的表面肌電信號會表現(xiàn)出不同特征，從而可以識別出人的姿勢和動作，進而實現(xiàn)人與計算機交互等目的。近年來，SEMG 不僅被廣泛應(yīng)用于疾病診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)、運動體育等領(lǐng)域，而且作為一種新穎的人機交互輸入方式備受關(guān)注[2]。文獻[3]實現(xiàn)了用手臂表面肌電信號控制機械手。文獻[4]實現(xiàn)了利用人體三個部位的表面肌電信號駕駛電動車。
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現(xiàn)有的表面肌電采集系統(tǒng)大多使用有線的方式，電極與采集設(shè)備和電腦等控制設(shè)備相連，由交流電源供電，例如文獻[5-6]就是采用了有線的 SEMG 電極。這種方案易引入電力線的工頻干擾[7]，此外有線的電極對人體造成束縛，不便于在運動中使用。為使得 SEMG 采集系統(tǒng)更加便攜、易用、電極可穿戴性好，能夠安置于全身，滿足人體姿勢動作識別等應(yīng)用的需求，
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本文將傳感器設(shè)計成獨立的模塊，體積盡量小，重量盡量輕，使用電池供電，用無線方式傳輸數(shù)據(jù)。無線的方案避免了工頻干擾，并且將人與交流市電隔離，電氣安全性好。同時，本文設(shè)計了無線接收電路，針對多通道 SEMG 信號采集的需要，自定義了一套無線通信協(xié)議。此外開發(fā)了 PC 機上的相關(guān)程序，實現(xiàn)了多通道信號的存儲、波形顯示和處理。實驗證明，本采集系統(tǒng)具有實時采集、無線傳輸和存儲多通道 SEMG 的能力，具有微型、便攜安全、信號信噪比高等的特點。