采集表面肌电信号应用于动作识别的可行性

时间：2025-03-09

《中国组织工程研究与临床康复》杂志2011年22期

中国组织工程研究与临床康复第15卷第22期 2011–05–28出版

Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research May 28, 2011 Vol.15, No.22

采集表面肌电信号应用于动作识别的可行性*★

卢蕾，殷涛，靳静娜，李颖，刘志朋

Feasibility of surface electromyography signal acquisition for action recognition

Lu Lei, Yin Tao, Jin Jing-na, Li Ying, Liu Zhi-peng Abstract

BACKGROUND: Surface electromyography (sEMG) are widely adopted because of its scot-free. Because of the non-stationary of signals, sEMG signals can be classified in wavelet packet transform to obtain effective parameters.

OBJECTIVE: To design a detection circuit according to the characteristics of the sEMG, which can pick-up the SEMG signals for action recognition.

METHODS: The high CMMR preamplifier was designed to restrain the common code interference; low-pass filter and active double-T band-stop filter were carried on de-noising processing; sEMG signals could be classified in wavelet packet transform to

obtain effective parameters.

RESULTS AND CONCLUSION: In the experiment, the circuit could implement the anticipated target, pick-up the sEMG and restrain the interference with 50 Hz; further, four different actions on hands could be recognized by using sub band energy value extracted in the wavelet packet translation of the sEMG.

Lu L, Yin T, Jin JN, Li Y, Liu ZP. Feasibility of surface electromyography signal acquisition for action recognition.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2011;15(22): 4103-4106. [ ]

摘要

背景：文献表明上肢前臂运动时所产生的表面肌电信号具有非线性特征，而肢体运动时肌电信号又呈现出非平稳特性。目的：设计一种简单的拾取电路采集表面肌电信号，拟应用于动作肌电信号的特征识别。

方法：根据表面肌电信号的特点，设计高共模抑制比的前端放大电路，抑制共模干扰；采用低通滤波电路，有源双T带阻滤波器对信号进行去噪处理；对采集得到的信号进行小波包变换，得到信号的特征量。

结果与结论：所设计的表面肌电信号检测电路具有较高共模抑制比，并能有效地滤除50 Hz工频信号，可以满足肌电信号采集电路的基本要求。肌电信号的处理结果表明采用子频段能量值的方法可以区分手部4种不同动作。关键词：表面肌电信号；信号检测；去噪处理；小波包变换；数字化医学 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2011.22.027

卢蕾，殷涛，靳静娜，李颖，刘志朋. 采集表面肌电信号应用于动作识别的可行性[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15(22):4103-4106. [ ]

制，通过配置人手自由度，较好地解决模式过0 引言

渡中的错误分类[7]

。已有文献表明上肢前臂运动

时所产生的表面肌电信号具有非线性特征，同

表面肌电信号(surface electromyography,

时肢体运动时肌电信号又呈现出非平稳特性[8]

。SEMG)是人体自主运动时神经肌肉活动发放文章设计了一种简易可行的电路对肌肉运动产的生物电信号，它是由多个运动单位兴奋而发生的肌电信号进行检测，并针对动作肌电信号放出来的运动单位动作电位序列沿肌纤维传播的特征，采用小波包变换对采集到的信号进行并经由皮肤、脂肪构成的容积导体滤波后在皮处理和初步分析，为最终达到智能假肢的肌电肤表面检测电极处的时间和空间上综合叠加的仿生控制打下良好的基础。结果[1]

。

目前，表面肌电信号已经广泛应用到临床1 表面肌电信号检测方法

医学、运动医学、生物医学与工程等诸多领域[2]

，

特别是在智能假肢方面的应用深受使用者和康1.1 检测电路的设计原理表面肌电信号是复工程研究人员的青睐

[3-4]

，并且成为肌肉驱动机

一种较微弱的电信号，国内外大量实验研究表器人以及功能性电刺激的理想控制信号[5]

，同时明，其信号幅值在100~5 000 µV，峰-峰值一般也开始应用在手势语言的识别方面，并取得了在0~10 mV，均方根值在0~1.5 mV，一般有用一定的成果[6]

。

信号频率成分为10~500 Hz，主要能量集中在近年来，针对人手部姿态模式的识别，利50~150 Hz范围内[9]

。被检测的肌电信号是弱信用表面肌电信号着眼于多自由度肌电假手的控