第109章 掌心的暖流——肌电护臂的温情试炼(1/2)

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哈工大的初雪悄然而至,为校园披上银装。陈默的博士生宿舍兼临时工作室里却热气腾腾。桌上、地上铺满了各种元器件、3D打印的白色护臂构件、细小的电机齿轮组,还有那块承载着童年记忆的“兽装控制器”电路板。

妹妹陈雪打着石膏的手臂,成了陈默心中最紧迫的“项目”。他承诺的“智能护臂”,正从草图快速变为现实。

攻坚核心:驯服“微弱的电”与“笨重的力”

护臂的核心挑战在于两点:

精确感知意图(肌电信号): 如何从皮肤表面捕捉到肌肉收缩时产生的、极其微弱(微伏级)且易受干扰(心电、汗液、运动伪影)的肌电信号(EMG),并准确识别出“屈腕”、“伸指”、“握拳”等简单意图?

灵巧输出助力(微型驱动): 如何在有限的空间和功耗下,提供恰到好处、稳定可靠的辅助力量?避免助力不足或过猛造成二次伤害。

“兽装”与“脑波”的遗产(起点):

陈默仔细研究“兽装控制器”的微型电机驱动电路(H桥驱动)和PWM调速原理,作为动力基础。

拆解“脑波头套”的生物电信号采集链:银/氯化银电极 -> 仪表放大器(INA128)-> 高通/低通滤波 -> 模数转换(ADC)-> 8051单片机进行简单阈值判断。当年只能识别“集中注意力”(alpha波增强)这种粗略状态。

问题暴露: 肌电信号频率更高(几十到几百Hz)、幅度更小、噪声更大!“脑波头套”那套简陋的采集和处理链,信噪比惨不忍睹,在陈雪手臂上测试时,输出信号一片混沌,根本分不清是肌肉发力还是手在动产生的噪音。

肌电信号攻坚战(李思远远程支援 + 陈默实操):

硬件升级(陈默):

电极: 放弃笨重的湿电极(需要导电膏),选用更贴合、不易脱落的柔性干电极(镀金织物),直接缝入护臂内衬接触皮肤的部位。

放大与滤波: 采用更高性能、更低噪声的仪表放大器(如INA333),供电电压和增益精心调整。设计更陡峭的带通滤波器(中心频率70-150Hz),狠切掉心电(<1Hz)、工频干扰(50Hz)和高频噪声。

降噪玄学: 在电路板关键位置加屏蔽罩,使用绞合线,甚至尝试了“接地手环”(陈默戴上去除自身静电干扰)。

算法升级(李思远):

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