基于uClinux的嵌入式CIP-I Leg控制器研究與設計.pdf

1、智能仿生人工腿是機器人學和生物醫(yī)學工程學領域一個備受關注的研究課題，它最優(yōu)秀的特點是能夠模仿人體健康腿的運動方式且步行速度可自然、隨意地跟隨截肢者步行速度的變化而變化。開展該項目的研究對改善殘疾人的生存條件和促進我國醫(yī)療福利事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 智能仿生人工腿的擺動是依靠膝關節(jié)內一個空壓氣缸的活塞的伸縮來實現(xiàn)的?？諌簹飧孜膊坑幸粋€電機可以控制氣缸內一個針閥的開度，改變針閥開度可以調節(jié)膝關節(jié)彎曲和伸展的阻尼，從而達到改變人工

2、腿擺動速度的目的。以前研制的智能人工腿，在三個方面存在不足：第一、用于控制氣缸內針閥開度的控制器采用的是由步進電機所構成的開環(huán)系統(tǒng)，位置精度不高；第二、它的CPU多采用8位或16位的單片機，運行速度不能滿足高級算法的需要；第三、原裸機系統(tǒng)開發(fā)難度大，可擴展性差。 針對以上不足，提出了基于嵌入式系統(tǒng)的智能仿生人工腿CIP-ⅠLeg控制器解決方案。在硬件實現(xiàn)部分，選用基于ARM內核的嵌入式芯片S3C44BOX作為嵌入式系統(tǒng)的主控CP

3、U，用一片SST39VF160組成了控制器的Flash存儲器系統(tǒng)，一片HY57V641620組成了SDRAM存儲器系統(tǒng)，為運行嵌入式操作系統(tǒng)提供了硬件平臺。在軟件實現(xiàn)部分，uClinux由于其內核精簡而高效、可修改性和可移植性被選作為嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。軟件設計包括開發(fā)環(huán)境的建立、BootLoader引導加載程序的實現(xiàn)、內核的配置與移植、設備驅動程序和應用程序的開發(fā)與移植等。另外，將步進電機改為直流伺服電機，設計了一個具有位置、速度和