基于SSVEP的无线脑-机接口系统研究与实现

针对目前脑-机接口存在的成本高、普及面窄、体积笨重等问题,开发基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的无线脑-机接口系统,并对脑电信号特征提取算法进行研究。脑电采集设备采用锂电池供电,通过无线方式传送数据到上位机进行数据处理。上位机软件对接收的信号进行滤波预处理,并基于小波变换的典型相关分析法(WT-CCA)对信号特征提取及处理,甄别视觉诱发刺激类型。对10名测试者分别测试15组数据,结果表明该系统成功获取含有特征信息的脑电信号,经过上位机处理后被外部机器人识别的准确率达90%以上。这一脑-机接口系统技术成本低、准确率高、便携可穿戴,对残障人士修复运动功能和感觉功能具有重要的应用价值,也促进脑机交互技术的普及和发展。

基于Cortex^(TM)-M3内核的生物电信号处理算法研究与实现

基于Cortex^(TM)-M3内核,对生物电信号算法的研究与实现,作为生物电采集的核心部分,为显示出准确的生物电信号,要通过不同功能的滤波算法,实现生物电信号"干净化"。针对要实现的目标,主要完成以下几个工作:首先要对生物电信号有所认识和了解,针对其波形特点和采集过程,通过对生物电信号采集前端的控制,达到获取预处理后的生物电信号其次基于Cortex^(TM)-M3内核,通过数学滤波算法滤除主要干扰:通过滑动平均数滤波法滤除基线漂移;通过梳状滤波法滤除50Hz工频干扰。这两个算法具有运算量小、系数整数化等特点,适合于Cortex^(TM)-M3内核的芯片上实现。最后经过数字滤波后的生物电信号,数据可以存放于SD卡中,同时动态数据可以通过LCD进行显示。

基于SolidWorks的康复减重步行训练车机架分析与优化

康复减重步行训练车(后文简称减重车)是一种辅助下肢步行障碍患者进行步态康复训练的设备,其机架设计的合理性和可靠性有待研究。通过SolidWorks对减重车机架进行参数化建模,运用Simulation插件对模型进行仿真分析,随后对减重车机架模型进行优化设计,计算以焊缝屈服应力安全系数为约束条件的机架型钢横截面厚度的最优尺寸。最后,对比减重车试验测试结果与仿真分析结果,验证了优化设计和分析的正确性和有效性。该方法可在设计初期得出最优解,为减重车机架结构分析和优化提供了一种新方法。

便携式心电图仪前端放大器的设计

心电信号是人体重要的生理信号,针对这个信号一般比较微弱、且其采集过程也容易受外界干扰等特点,设计开发了一种能提取微弱心电信号的电路。该电路采取了一系列滤波措施,针对便携式心电采集电路体积小、性能高的要求,以AD620和OP07为核心设计出由前置放大电路、无源高通滤波、二阶低通滤波、陷波器和二级放大电路等组成的采集电路。前置放大电路的设计和参数的选择抑制了噪声,省去了通常采集电路中右腿驱动的部分;通过对二阶滤波和陷波器的参数选择和调试,得到较理想的滤波效果。A/D转换是利用FPGA设计控制模块来实现的,其他存储、显示模块可以集中在FPGA上,增加了便携设备的集中度。实验和仿真结果表明,在简单电路和参数下能够得到对50 Hz频率衰减几乎为0,在1000Hz时衰减-40dB,幅度放大1000倍的心电信号。此电路较好地解决了外界干扰问题,具有采集数据准确可靠、噪声小、成本低等优点。