对于截肢患者来说,肢体的残疾不仅对他们的生活和工作造成了巨大的不便,更为他们的精神和心理带来极大的痛苦与煎熬。肌电假肢手采集残肢的表面肌电信号作为假肢手的控制信号,是一种帮助上肢截肢患者恢复部分运动功能的重要技术,对于改善截肢患者的日常生活和心理状况都具有十分重要的现实意义。本文主要目的是为本人所在实验室正在研制的新一代肌电假肢手,研制一套基于表面肌电信号的实时控制系统。该假肢手设计有八个自由度,每个手指均采用欠驱动方式。其中大拇指具有两个自由度,其余四个手指均只有一个自由度,腕关节具有两个自由度。本文为其研制了使用STM32F407&STM8S207搭建的、具有处理速度快和结构灵活等优点的分布式控制系统,并使用支持向量机作为模式识别算法完成五种人类手部常用动作的识别。同时为提升假肢手的感知能力,为其配置了手指位置传感器、接近觉传感器。其具体实现过程如下:为了在假肢手控制系统中实现手势的实时识别,须提前在PC机上完成支持向量机分类器的训练。其过程大致如下:使用四个独立式电极和肌电信号采集平台从前臂的特定肌肉上采集张开、闭合、捏取、握瓶、钩状这五种手势的表面肌电信号,然后利用采集到数据在MATLAB环境下完成识别分类器的训练及测试,最后得到支持向量机分类器的模型。使用离线数据进行测试,得到五种手势的识别率均在85%以上。根据肌电假肢手使用需求和技术要求,完成其控制系统的软硬件的设计。控制系统的硬件部分主要包括包括主控制模块、手指控制模块、传感器模块、电源电路。主控制模块采用STM32F407作为主控芯片,主要任务包括:采集肌电信号并进行手势动作的模式识别,协调五个手指的运动,对接近觉传感器的信息读取和分析,对腕关节的电机驱动控制以及与上位机进行通信等。手指控制模块采用STM8S207单片作为主控芯片,主要负责对直流伺服电机的驱动控制、对手指位置信息的获取、电机电流信号的采集以及电机编码器信号的处理等。传感器模块主要包括位置传感器和接近觉传感器,其中位置传感器使用巨磁阻角度传感器TLE5012B、接近觉传感器使用集成红外LED和接近检测器的环境亮度传感器APDS9930。电源电路包括12V转5V电路和5V转3.3V电路。控制系统的软件部分主要包括主控制模块程序和手指控制模块程序,主控制模块程序主要包括手势识别算法程序、接近觉传感器读写程序、通信程序等,手指控制模块主要包括电流检测程序、直流伺服电机控制程序、位置传感器读写程序等。在Visual studio 2010平台下,利用MFC基础类库设计了用于后期假肢手调试上位机软件,实现对假肢手的在线控制和假肢手运动状态的实时显示。最后,在完成整个控制系统研制的基础上,对系统各个功能模块进行了测试,包括传感器的测试实验、直流伺服电机控制实验、上位机控制实验、手势识别实验以及假肢手控制实验等。根据上述测试实验结果,表明本文研制的肌电假肢手控制系统达到了预期设计要求。