1.雙通道操作感知虛擬假手訓練系統，其特征是：它包括肌電電極、數據采集板卡、
PC機和電刺激器；PC機內部嵌入虛擬現實模塊；
肌電電極用于采集人體的肌電信號，并將采集到的肌電信號進行濾波和放大，并將濾
波和放大后的信號發送給數據采集板卡；
數據采集板卡用于將經過肌電電極濾波和放大后的肌電信號進行模數轉換，并將信號
發送給PC機中的虛擬現實模塊；
電刺激器用于接收PC機中的虛擬現實模塊發出的電刺激控制指令，并產生電刺激信
號；
虛擬現實模塊包括虛擬場景顯示模塊、人手控制模塊、虛擬位置傳感器模塊、抓取場
景選擇和指示模塊、肌電解碼和自動控制模塊、電機力矩輸出控制模塊、碰撞檢測模塊和
虛擬力矩傳感器模塊；
虛擬場景顯示模塊用于提供不同抓取物體的調用和替換，進行虛擬假手和對應物體的
抓取模擬；
人手控制模塊用于提供虛擬假手關節位置手動控制信號、抓取物體替換控制信號、肌
電信號采集訓練啟動信號和人手肌電控制信號編碼自動控制啟動信號；
虛擬位置傳感器模塊用于對虛擬假手的關節轉角進行檢測；
抓取場景選擇和指示模塊用于對虛擬假手的抓取場景進行選擇和指示；
肌電解碼和自動控制模塊用于對數據采集板卡發送的肌電信號運用分類器將肌電控制
信號進行分類，并針對產生的編碼信號進行解碼，根據當前手動輸入的關節力矩，采用手
指動力學方程關節轉角數值解數組方式實時控制虛擬假手關節動作；
電機力矩輸出控制模塊用于向虛擬假手的控制電機輸出力矩控制信號，以及假手動力
學數值解求解賦值；
碰撞檢測模塊用于對于虛擬假手進行不同物體抓取的碰撞檢測；
虛擬力矩傳感器模塊用于在檢測到碰撞后，根據抓取力學分析或者假手現實抓取碰撞
發生后產生的值獲得相應力矩傳感器值。
2.基于權利要求1所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練系統的訓練方法，其特征是：
它包括以下步驟：
采用肌電電極用于采集人體的肌電信號，并將采集到的肌電信號進行濾波和放大，并
將濾波和放大后的信號發送給數據采集板卡的步驟；
采用數據采集板卡用于將經過肌電電極濾波和放大后的肌電信號進行模數轉換，并將
信號發送給PC機中的虛擬現實模塊的步驟；
采用電刺激器用于接收PC機中的虛擬現實模塊發出的電刺激控制指令，并產生電刺
激信號的步驟；
虛擬現實模塊的信號處理方法包括：
用于提供不同抓取物體的調用和替換，進行虛擬假手和對應物體的抓取模擬的虛擬場
景顯示步驟；
用于提供虛擬假手關節位置手動控制信號、抓取物體替換控制信號、肌電信號采集訓
練啟動信號和人手肌電控制信號編碼自動控制啟動信號的人手控制步驟；
用于對虛擬假手的關節轉角進行檢測的步驟；
用于對虛擬假手的抓取場景進行抓取場景選擇和指示的步驟：
用于對數據采集板卡發送的肌電信號運用分類器將肌電控制信號進行分類，并針對產
生的編碼信號進行解碼，根據當前手動輸入的關節力矩，采用手指動力學方程關節轉角數
值解數組方式實時控制虛擬假手關節動作的肌電解碼和自動控制步驟；
用于向虛擬假手的控制電機輸出力矩控制信號的電機力矩輸出控制，以及假手動力學
數值解求解賦值步驟；
用于對于虛擬假手進行不同物體抓取的碰撞檢測的碰撞檢測步驟；
用于在檢測到碰撞后，根據抓取力學分析或者假手現實抓取碰撞發生后產生的值獲得
相應力矩傳感器值的獲得步驟。
3.根據權利要求2所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練方法，其特征在于肌電解碼和
自動控制模塊的信號處理過程為：肌電解碼和自動控制模塊首先將人手彎、放松、伸的肌
電信號進行分類，再根據肌電信號持續的時間對肌電信號進行細分，按照持續時間的長短
和肌肉的種類，將肌電信號分為短伸信號、短屈信號、長伸信號和長屈信號；最后對肌肉
動作序列的編碼信號進行解碼，使用6種不同的肌肉動作序列組合對應6種不同的抓取
動作。
4.根據權利要求2所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練方法，其特征在于人手控制模
塊包括手動控制虛擬假手動作模塊、虛擬抓取場景切換選擇模塊、采集訓練和自動控制開
始控制按鈕；
手動控制虛擬假手動作模塊包括啟動手動控制按鈕和對應關節轉角的輸入控件；
虛擬抓取場景切換選擇模塊包括不同典型抓取對應物體導入按鍵；采集訓練和自動控
制開始控制按鈕包括采集訓練和自動控制開始按鈕。
5.根據權利要求2所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練方法，其特征在于碰撞檢測模
塊用于對于虛擬假手進行不同物體抓取的碰撞檢測的過程具體為：
建立DualSceneCollide類的步驟：用于調用碰撞檢測類以及實例化碰撞檢測對；
調用SoPath類定義被抓物體為靜態搜索路徑，然后分別定義11個指節為11條動態
搜索路徑，并分別與靜態搜索路徑建立起碰撞檢測對的步驟；
調用Open?Inventor中SoMaterial類定義五種不同顏色的碰撞點標記五個不同的手
指的碰撞檢測，再調用Open?Inventor自帶的SoDualSceneCollider類中的checkCollision
函數對每對碰撞檢測對進行碰撞檢測，并返回碰撞發生點的坐標值的步驟。
6.根據權利要求2所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練方法，其特征在于電刺激器的
刺激頻率與虛擬力矩傳感器模塊獲得的力矩值成正比。
7.根據權利要求2所述的雙通道操作感知虛擬假手訓練方法，其特征在于虛擬場景顯
示模塊是沉浸式虛擬現實抓取場景模塊，用于進行虛擬假手場景、典型性抓取物體場景的
切換，以及虛擬物體紋理顏色和光照的設置。
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