仿人形假手控制器的研制.pdf

1、假手是機(jī)器人學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域備受關(guān)注的研究課題，開展該項(xiàng)目的研究對于改善殘疾人的生活條件和促進(jìn)其醫(yī)療福利事業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文研究的是一個三自由度仿人形假手的肌電控制系統(tǒng)，分析了假手本體和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了肌電信號(EMG)電極電路，給出了假手控制方案。
　　本文綜述了國內(nèi)外假手的發(fā)展現(xiàn)狀，分析各種假手的特點(diǎn)以及假手的發(fā)展趨勢，在此基礎(chǔ)上總體介紹了仿人形假手系統(tǒng)以及各個子系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能，主要包括基于欠驅(qū)動原

2、理設(shè)計的機(jī)械本體，采集手指力矩信號的傳感器系統(tǒng)，負(fù)責(zé)肌電信號處理的主控制器系統(tǒng)以及由微型驅(qū)動器和運(yùn)動控制器組成的電氣驅(qū)動系統(tǒng)。
　　進(jìn)行了假手控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。假手控制系統(tǒng)硬件以TMS320F2812DSP為核心，結(jié)合專用可編程步進(jìn)電機(jī)控制芯片和大電流可細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)芯片，完成了一個可以同時控制和驅(qū)動三個步進(jìn)電機(jī)、實(shí)時對傳感器信號采樣、肌電信號數(shù)據(jù)采集以及與上位機(jī)通信等多任務(wù)的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。同時設(shè)計了基于應(yīng)變測量、可以

3、互換使用、穩(wěn)定可靠的基關(guān)節(jié)力矩傳感器，實(shí)現(xiàn)了假手的傳感、驅(qū)動和微處理器系統(tǒng)的集成。假手的控制軟件采用模塊化設(shè)計，可以分成：DSP系統(tǒng)設(shè)置、電機(jī)控制及驅(qū)動模塊、A/D采集傳感器信號和串口通信。
　　完成了肌電電極電路的設(shè)計。電極電路集成了一級差分放大器、低通濾波器、50Hz工頻陷波器和二級放大器，進(jìn)行了電路的仿真并加工出了電極電路板，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人滿意。然后對基于AR參數(shù)模型的肌電信號的提取方法進(jìn)行了研究。
　　完成了仿人形假手