面向關節(jié)助力的接觸式運動信息獲取裝置研究.pdf

1、可穿戴外骨骼機器人可以起到保護、支撐、助力等輔助作用,幫助或增強關節(jié)的運動能力,在工業(yè)、醫(yī)療與軍事等領域具有廣泛的應用前景。
　　 人體運動信息獲取的準確性與快速性,直接影響外骨骼機器人的控制效果。本文主要研究接觸式運動信息獲取方法,設計了表面肌電采集裝置與肌張力傳感器,用來獲取表面肌電信息與肌張力信息,并將它們應用于外骨骼機器人中。其中,肌張力作為機器人控制的信息源,表面肌電用于助力效果的評價。
　　 表面肌電采集裝置

2、采用MSP430單片機,多通道采集人體體表的肌電信號,全面反映肌肉的運動狀況。使用無線藍牙模塊HC-05進行數據傳輸,實現裝置的便攜化。輸入緩沖電路實現了阻抗匹配。引入浮地電路,提高了信號的共模抑制比,防止電路自激。結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。
　　 根據肌肉的彈性特點,設計出肌張力傳感器。運用力學標定臺,完成肌張力傳感器中力學部件的標定。選擇柔性橡膠胎體,模擬人體上臂肌肉,利用

3、硬度計對肌張力傳感器進行檢測,部分解決了定量分析的難題。運用非線性修正方法,分析檢測結果,得到修正公式,估計出肌張力大小。
　　 在Visual C++中,基于MFC對話框類開發(fā)了兩個軟件界面:面向表面肌電采集的人機交互界面,針對外骨骼助力機器人的上位機控制界面。前者實現了表面肌電信號的接收、濾波、顯示與存儲等功能。后者實現了肌張力信息顯示與外骨骼實時控制。
　　 把肌張力作為上肢外骨骼控制的輸入指標,運用模糊PID控制