发明内容

本发明的目的在于针对上述的不足，提供一种基于肌电和MR眼镜的控制系统及其控制方法，该控制系统利用肌电信号采集头套采集头部的肌电信号，用以实现准确获取混合现实智能眼镜的头部指令，避免造成误操作，该控制系统使用简单，穿戴方便；该控制方法通过采集使用者头部的肌电信号，实现对混合现实智能眼镜的精确选择，进行对执行终端的动作控制，避免操作失误，无需占用双手，操作简单，使用方便，适用于对控制设备移动性要求较高的环境中，不受应用场景的限制，便于规模化实施和应用。

其技术方案如下：

一种基于肌电和MR眼镜的控制系统，包括肌电信号采集头套、MR眼镜、执行终端，所述肌电信号采集头套包括头套主体、肌电采集电极、控制机构，所述肌电采集电极、控制机构分别设置在头套主体内，所述肌电信号采集头套与所述MR眼镜一体成型，所述肌电信号采集头套通过所述肌电采集电极采集使用者头部的肌电信号，所述肌电采集电极、MR眼镜分别与所述控制机构电性连接，所述MR眼镜与所述执行终端无线通讯连接。

所述肌电信号采集头套还包括双目摄像头、主摄像头，所述双目摄像头、主摄像头分别设置在所述头套主体的外表面上，并分别与所述控制机构电性连接，所述双目摄像头包括第一摄像头、第二摄像头，所述第一摄像头、第二摄像头分别位于所述MR眼镜的两个眼镜上方，所述主摄像头位于所述MR眼镜的两个眼镜下方中部。

所述肌电采集电极为硅胶自粘贴片电极，所述肌电采集电极通过魔术贴与所述头套本体的内表面活动粘贴连接。

所述头套主体分为三层，外层为固定外形的熊猫头套，中间层为轻质弹性填充物、内层为弹性头罩，所述控制机构设置在所述轻质弹性填充物内。

所述肌电采集电极包括皱眉肌采集电极、提口角肌采集电极、颊肌采集电极、口轮匝肌采集电极、咬肌采集电极、胸锁乳突肌采集电极、骸肌采集电极、笑肌采集电极、颧肌采集电极、眼轮匝肌采集电极、额肌采集电极、头夹肌采集电极、斜方肌采集电极。

所述控制机构包括电路主板、肌电处理模块、无线通讯模块、中央处理器、GPS定位模块、电池组，所述无线通讯模块、中央处理器、GPS定位模块、电池组分别安装在所述电路主板上，并与其电性连接，所述肌电采集电极通过所述肌电处理模块与所述电路主板电性连接。

所述肌电处理模块包括滤波芯片、数模转换器、接收肌电放大器。

一种采用上述控制系统的基于肌电和MR眼镜的控制方法，包括以下步骤：

(1)、将所述肌电信号采集头套佩戴在使用者的头部上；

(2)、利用所述肌电信号采集头套的肌电采集电极采集使用者头部的肌电信号；并同时采集反映所述肌电信号采集头套当前动状态信息的姿态信号；

(3)、将所述肌电信号进行预处理，并结合所述肌电信号采集头套的姿态信号，经过处理形成控制指令；

(4)、将所述控制指令发送至与所述MR眼镜，并与所述MR眼镜建立指令配对关系，在所述MR眼镜上的动态图像上进行光标的选择动作，并形成执行指令；

(5)、将所述执行指令发送至与所述执行终端，所述执行终端接收到所述执行指令后进行与所述执行指令对应的执行动作。

所述步骤(3)还包括以下步骤：

(31)、对所述肌电信号进行数字化处理，形成数字化肌电信号；提取所述数字化肌电信号中的不同肌电信号的各自特征信息的组合，所述特征信息反映使用者的控制指令。

所述肌电信号采集头套利用肌电采集电极分别采集操作人员头部的皱眉肌、提口角肌、颊肌、口轮匝肌、咬肌、胸锁乳突肌、骸肌、笑肌、颧肌、眼轮匝肌极、额肌、头夹肌、斜方肌的肌电信号。

需要说明的是：

前述“第一、第二…”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于对名称的区分。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面对本发明的优点或原理进行说明：

1、本发明提供的基于肌电和MR眼镜的控制系统，其通过将肌电采集电极、控制机构分别设置在头套主体内，肌电信号采集头套通过内嵌肌电采集电极和控制机构，可有效避免目前肌电采集繁冗的步骤和杂乱的电极线，为采集肌电信息节省了贴电极的步骤时间，更不需要担心电极线外露而影响电极贴片采集数据的稳定性和安全性，肌电信号采集头套与所述MR眼镜一体成型，佩戴头套可以平均分摊MR眼镜结构的重量，避免重量长期集中的一处产生不舒适的感觉，提高采集肌电信息的稳定性，即使幅度大的运动也能正常使用，实现带上头套即可实现读取肌电信息，MR眼镜通过光波导技术在镜片中显示叠加的虚拟信息图像，在图像中有对应图标、按钮、菜单，可设置功能按钮对应的肌电信息，通过处理后的肌电信息进行控制光标，肌电信息相当于电脑中的鼠标作用，可设置虚拟功能按钮对应的肌电信息；通过控制同一动作的多个肌肉位置的电压变化信息来确定该面部动作，由该动作来控制MR眼镜图像中的光标和选择，最后达到控制外部设备的效果；MR眼镜可通过下载不同的软件来控制不同行业的设备，如控制人体外骨骼，机械臂，智能家居等；通过采集的肌电数据还可以检测对应的肌电是否正常，从而达到检查各肌肉情况的作用。

对比于目前的肌电采集设备，本发明可牢固的将肌电采集电极紧贴头部、颈部采集点，使采集数据更稳定清晰，且本发明可以保证使用者在移动过程中也能够实现稳定的采集肌电信息，并在移动中实现控制外部设备，扩大肌电采集设备的应用范围；适用于对控制设备移动性要求较高的环境中，不受应用场景的限制；该控制系统利用肌电信号采集头套采集头部的肌电信号，用以实现准确获取混合现实智能眼镜的头部指令，避免造成误操作，该控制系统使用简单，穿戴方便，易于规模化应用。

2、本发明提供的肌电信号采集头套还包括双目摄像头、主摄像头，在头套主体上安装双目摄像头和主摄像头，用于现实世界测绘、定位、拍摄、录像等作用，将所获得的数据通过处理器后融入到图像中和眼镜信息叠加。

3、本发明提供的肌电采集电极为硅胶自粘贴片电极，硅胶自粘贴片电极可以更好的与肌电采集处皮肤紧贴，硅胶自粘贴片电极背部采用魔术贴与头套本体内表面粘贴固定，可通过移动硅胶自粘贴片更好的粘贴在使用者的肌电采集处，使用者只需要调整一次即可长期佩戴实现肌电的采集；不同的使用者使用时也可以通过重新调整硅胶自粘贴片的位置来达到肌电采集的效果；每个硅胶自粘贴片都对应了一个肌电采集位置，即时不同的人使用，也可以通过调整硅胶自粘贴片的位置以适应每个使用者的肌电采集位置，在使用灵活的情况下，也避免了硅胶自粘贴片导线互相缠绕的可能。

4、本发明提供的头套主体分为三层，外层为固定外形的熊猫头套，中间层为轻质弹性填充物、内层为弹性头罩，内层弹性头罩漏出眼睛、鼻子和嘴巴部位，方便呼吸；MR眼镜位于头套本体外层的眼睛区域，MR眼镜和头套本体外层属于一体结构，维持MR眼镜正常运行的各个模块位于中间层，导线穿过内层连接硅胶自粘贴片。

5、本发明提供的肌电采集电极包括皱眉肌采集电极、提口角肌采集电极、颊肌采集电极、口轮匝肌采集电极、咬肌采集电极、胸锁乳突肌采集电极、骸肌采集电极、笑肌采集电极、颧肌采集电极、眼轮匝肌采集电极、额肌采集电极、头夹肌采集电极、斜方肌采集电极，各肌电采集电极分别采集使用者头部的皱眉肌、提口角肌、颊肌、口轮匝肌、咬肌、胸锁乳突肌、骸肌、笑肌、颧肌、眼轮匝肌极、额肌、头夹肌、斜方肌的肌电信号，例如点头动作，需要有胸锁乳突肌和斜方肌的肌电信号，经处理器匹配该肌电信号所在的电极片，确认是该采集区域肌电信号后，执行该匹配成功的指令，如：光标向下移动。

6、本发明提供的控制机构包括电路主板、肌电处理模块、无线通讯模块、中央处理器、GPS定位模块、电池组，分别用于处理采集到的肌电信号，无线通讯、GPS定位、导航功能等，

7、本发明提供的肌电处理模块包括滤波芯片、数模转换器、接收肌电放大器，使用时，肌电采集电极采集到肌电信号后，通过导线传输到接收肌电放大器中，先对肌电信号进行放大，再通过滤波芯片进行滤波处理，再通过数模转换器转换成数字信号，将数字信号发送到MR眼镜的信号接收模块中，由信号接收模块接收并发送到MR眼镜的处理器中，由处理器进行读取数字信号并核对该数字信息所在的肌电采集电极位置，将肌电信息和处理器中预存的采集区域电极信息进行匹配，形成控制指令。

8、本发明提供的基于肌电和MR眼镜的控制方法，该方法先将肌电信号采集头套佩戴在使用者的头部上，接着利用肌电采集电极采集使用者头部的肌电信号，并同时采集反映肌电信号采集头套当前动状态信息的姿态信号，经预处理后形成控制指令，再接着利用该控制指令与MR眼镜建立指令配对关系，在MR眼镜上的动态图像上进行光标的选择动作，并形成执行指令；然后通过该执行指令控制执行终端进行动作；该控制方法通过采集使用者头部的肌电信号，实现对混合现实智能眼镜的精确选择，进行对执行终端的动作控制，避免操作失误，无需占用双手，操作简单，使用方便，适用于对控制设备移动性要求较高的环境中，不受应用场景的限制，易于规模化实施和应用。