人体肌电信号的测试装置、数据处理及激活水平计算方法制造方法及图纸

本申请涉及一种人体肌电信号的测试装置、数据处理及激活水平计算方法。其中，所述人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，通过计算目标肌肉在特定动作行为等长最大自主收缩力下的肌电信号均方根值，且依据目标肌肉在特定动作行为等长最大自主收缩力下的肌电信号均方根值，可以实现在其他复杂运动行为下的人体肌肉激活水平的直接计算，解决了复杂运动行为下人体外部载荷难以获得，难以应用肌骨模型进行计算的问题，大大提高复杂运动行为下人体肌肉激活水平计算的准确性。

Test device, data processing and calculation method of activation level of human EMG signal

【技术实现步骤摘要】
人体肌电信号的测试装置、数据处理及激活水平计算方法
本申请涉及肌肉动力学
，特别是涉及一种人体肌电信号的测试装置、数据处理及激活水平计算方法。
技术介绍
人体肌肉等长最大自主收缩力指的是，在某一肌肉长度保持恒定而该肌肉的肌肉张力达到最大时的肌肉收缩力。通俗来讲，就是人体关节角度不变时，某一肌肉达到最大的发力状态下的肌肉收缩力。人体肌肉等长最大自主收缩力是运动骨骼肌肉力学响应研究的重要参考。在大多数涉及人体骨骼肌肉动力学响应的研究或应用的测试过程中，为了进一步研究肌肉紧张程度和人体应激行为，获取人体肌肉等长最大自主收缩力是非常重要的一个环节。目前获取人体肌肉最大自主收缩力的方法缺乏具备一致性的测试方法或测试设备。传统方案中，最常用的方法是采用人为参与限制被测试者运动的方式进行测量，例如通过人为拉伸被测者肌肉的方式进行测量。然而，传统获取人体肌肉等长最大自主收缩力的方法，具有一个很大的问题：无法准确计算单独一块肌肉对应的等长最大自主收缩力。这是因为，传统方法测量得出的人体肌肉等长最大自主收缩力是由多块肌肉结合产生的测试结果，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，包括：/nS110，确定目标肌肉，以及与所述目标肌肉对应的动作行为；/nS120，构建台架测试系统(20)，所述台架测试系统(20)包括测试台架(210)，受测者在所述测试台架(210)上以最大发力状态完成所述动作行为后，获取所述台架测试系统(20)输出的动作信息数据、外部载荷数据和肌电信号数据；/nS130，依据所述肌电信号数据，对所述肌电信号数据进行滤波后，计算在所述动作行为下的第一肌电信号均方根值；/nS140，创建肌骨模型(30)，并获取受测者的人体数据；/nS150，基于相同的动作行为，将所述受测者的人体数据、所...

【技术特征摘要】
1.一种人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，包括：
S110，确定目标肌肉，以及与所述目标肌肉对应的动作行为；
S120，构建台架测试系统(20)，所述台架测试系统(20)包括测试台架(210)，受测者在所述测试台架(210)上以最大发力状态完成所述动作行为后，获取所述台架测试系统(20)输出的动作信息数据、外部载荷数据和肌电信号数据；
S130，依据所述肌电信号数据，对所述肌电信号数据进行滤波后，计算在所述动作行为下的第一肌电信号均方根值；
S140，创建肌骨模型(30)，并获取受测者的人体数据；
S150，基于相同的动作行为，将所述受测者的人体数据、所述动作信息数据和外部载荷数据输入至所述肌骨模型(30)，并获取所述肌骨模型(30)输出的在所述动作行为下所述目标肌肉的肌肉激活水平；
S160，依据在所述动作行为下所述目标肌肉的肌肉激活水平，对所述第一肌电信号均方根值进行缩放，得出第二肌电信号均方根值；
S170，将所述第二肌电信号均方根值作为所述目标肌肉在等长最大自主收缩力下的肌电信号均方根值。


2.根据权利要求1所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，所述步骤S110包括：
S111，确定目标肌肉；
S112，读取已存储的人体肌肉-动作行为关系表，依据所述人体肌肉-动作行为关系表，获取与所述目标肌肉对应的动作行为。


3.根据权利要求2所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
S131，获取所述肌电信号数据，所述肌电信号数据包括在不同采样时间下的肌电信号数据值；
S132，依据所述肌电信号数据，获取采样总时间和采样频率，计算所述采样总时间和所述采样频率的乘积，得出采样数据总个数；
S133，将采样总时间划分为多个采样时间单元，每一个采样时间单元的时间长度相同；
S134，依据公式1，计算与每一个采样时间单元对应的肌电信号均方根值；



其中，EMGRMS为与所述采样时间单元对应的肌电信号均方根值，N为在所述采样时间单元内采样数据的个数，x(i)为在所述采样时间单元内的第i个采样数据对应的肌电信号数据值；
S135，选取多个与所述采样时间单元对应的肌电信号均方根值中的最大值，作为所述第一肌电信号均方根值。


4.根据权利要求3所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，所述步骤S160包括；
S161，依据公式2计算所述第二肌电信号均方根值；



其中，EMGRMS-MVC为所述第二肌电信号均方根值，EMGRMS-rig为所述第一肌电信号均方根值，ASim为在所述动作行为下所述目标肌肉的肌肉激活水平。


5.根据权利要求4所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，所述目标肌肉包括臀大肌、股直肌、股外侧肌、股内侧肌、内收肌、股二头肌股、半腱肌、胫骨前肌、腓肠肌和比目鱼肌中的一种或多种。


6.一种肌电信号数据计算装置，应用权利要求1-5任一项所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法，其特征在于，包括：
处理器(10)，用于执行权利要求1-5任一项所述的人体肌肉等长最大自主收缩力下肌电信号数据的计算方法；
台架测试系统(20)，与所述处理器(10)电连接，用于使受测者以最大发力状态完成与目标肌肉对应的动作行为，并输出动作信息数据、外部载荷数据和肌电信号数据；以及
肌骨模型(30)，与所述处理器(10)电连接，用于依据所述动作信息数据、所述外部载荷数据和受测者的人体数据，输出在所述动作行为下所述目标肌肉的肌肉激活水平。
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【专利技术属性】
技术研发人员：聂冰冰，李泉，魏新奇，周青，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11