面向關(guān)節(jié)助力的接觸式運(yùn)動(dòng)信息獲取裝置研究.pdf

1、可穿戴外骨骼機(jī)器人可以起到保護(hù)、支撐、助力等輔助作用,幫助或增強(qiáng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)能力,在工業(yè)、醫(yī)療與軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 人體運(yùn)動(dòng)信息獲取的準(zhǔn)確性與快速性,直接影響外骨骼機(jī)器人的控制效果。本文主要研究接觸式運(yùn)動(dòng)信息獲取方法,設(shè)計(jì)了表面肌電采集裝置與肌張力傳感器,用來(lái)獲取表面肌電信息與肌張力信息,并將它們應(yīng)用于外骨骼機(jī)器人中。其中,肌張力作為機(jī)器人控制的信息源,表面肌電用于助力效果的評(píng)價(jià)。
　　 表面肌電采集裝置

2、采用MSP430單片機(jī),多通道采集人體體表的肌電信號(hào),全面反映肌肉的運(yùn)動(dòng)狀況。使用無(wú)線藍(lán)牙模塊HC-05進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)裝置的便攜化。輸入緩沖電路實(shí)現(xiàn)了阻抗匹配。引入浮地電路,提高了信號(hào)的共模抑制比,防止電路自激。結(jié)合硬件濾波和軟件濾波方案,濾除了極化電壓、高頻噪聲及工頻干擾,提高了信噪比。
　　 根據(jù)肌肉的彈性特點(diǎn),設(shè)計(jì)出肌張力傳感器。運(yùn)用力學(xué)標(biāo)定臺(tái),完成肌張力傳感器中力學(xué)部件的標(biāo)定。選擇柔性橡膠胎體,模擬人體上臂肌肉,利用

3、硬度計(jì)對(duì)肌張力傳感器進(jìn)行檢測(cè),部分解決了定量分析的難題。運(yùn)用非線性修正方法,分析檢測(cè)結(jié)果,得到修正公式,估計(jì)出肌張力大小。
　　 在Visual C++中,基于MFC對(duì)話框類開(kāi)發(fā)了兩個(gè)軟件界面:面向表面肌電采集的人機(jī)交互界面,針對(duì)外骨骼助力機(jī)器人的上位機(jī)控制界面。前者實(shí)現(xiàn)了表面肌電信號(hào)的接收、濾波、顯示與存儲(chǔ)等功能。后者實(shí)現(xiàn)了肌張力信息顯示與外骨骼實(shí)時(shí)控制。
　　 把肌張力作為上肢外骨骼控制的輸入指標(biāo),運(yùn)用模糊PID控制