面向關(guān)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(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)的運動能力,在工業(yè)、醫(yī)療與軍事等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 人體運動信息獲取的準(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動信息獲取方法,設(shè)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(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價。
　　 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,全面反映肌肉的運動狀況。使用無線藍(lán)牙模塊HC-05進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)裝置的便攜化。輸入緩沖電路實現(xiàn)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(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,設(shè)計出肌張力傳感器。運用力學(xué)標(biāo)定臺,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、硬度計對肌張力傳感器進(jìn)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(jié)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(jī)交互界面,針對外骨骼助力機(jī)器人的上位機(jī)控制界面。前者實現(xiàn)了表面肌電信號的接收、濾波、顯示與存儲等功能。后者實現(xiàn)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(biāo),運用模糊PID控制