基于无线传感器网络的表面肌电信号驱动的人机接口技术研究

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表面肌电信号(sEMG, Surface Electromyography)作为人体产生的一种重要的生物电信号能够反映神经和肌肉系统的功能和生理状态,被广泛应用于人机交互、假肢控制、遥控机器人、虚拟现实、脑机接口等领域。无线传感器网络技术(Wireless Sensor Networks, WSN)集传感器、计算机、网络通信、无线传输及嵌入式技术于一体,通过多个节点形成网络,能够实时采集网络覆盖区域的重要信息,使用户可以远程监控网络覆盖区域。本论文将表面肌电信号驱动的人机接口技术和无线传感器网络相结合,研究并设计基于无线传感网络的肌电驱动的人机接口。本论文首先设计了表面肌电信号的采集放大电路,其次采用基于ATmega128L的GAINS系统构建了包含采集节点和sink节点的无线网络实验平台,设计并实现了网络各层通信协议以及节点与计算机之间的串口通信过程。同时对接收到的表面肌电信号完成信号预处理后,采用改进的平均能量差方法对表面肌电信号进行动作分割,并分别使用统计方法、AR参数模型法和小波分解方法提取特征信息,采用BP人工神经网络识别屈肘和握拳两种动作,取得满意的识别结果,为后续开发实际的人机接口奠定了技术基础。
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