摘要：智能仿生腿一般是指带有智能膝关节的假肢,其智能主要体现在可以随着步行速度、关节角度变化自动调整假肢膝关节的控制力矩,使假肢步态在对称性和跟随性等方面更接近健康人步态,具有较高仿生性能。由于智能仿生腿对改善残疾人的生存条件以及促进医疗福利事业的发展具有非常重要的意义,因此对智能仿生腿的研究一直都是机器人学、生物医学工程以及康复工程领域中的重要研究课题。本文以CIP-I Leg为例,介绍了CIP-I Leg的基本结构和工作原理,并据此分别进行了步速测量系统与步速控制系统的方案设计。对于步速测量系统,采用高灵敏度的霍尔传感器来测量仿生腿一个完整的步行周期,通过测得的周期时间长短来反应步速的快慢,在方案设计中主要包括步速测量方法、步速测量系统硬件和软件设计等。对于步速控制系统,选择了直流电机作为执行器,并以闭环的方式对系统进行控制,其中在硬件实现部分,选用基于ARM内核的嵌入式芯片S3C6410作为嵌入式系统的主控CPU,为运行嵌入式操作系统提供了硬件平台,并设计了用PWM波来驱动直流电机的电机驱动电路；在软件实现部分,Linux由于其内核开源、可修改以及可移植性等优良性能被选作为嵌入式系统的操作系统,软件设计主要包括开发环境的建立、内核的配置与移植、设备驱动程序和应用程序的开发和移植等。在系统运行过程中,为了克服系统中存在的非线性问题,采用了基于改进遗传算法的模糊自适应PID控制器对系统进行控制。计算机仿真结果表明,基于改进遗传算法的模糊自适应PID控制器的引入有效地克服了系统的抖动,确保系统具有最佳的瞬态及稳态性能。本文对步速测量和步速控制系统进行了实验,结果表明步速测量系统具有较高精度,能可靠地检测出CIP-I Leg的步行速度；步速控制系统具有精度高、功耗低、实时性好等特性,且能准确快速的控制CIP-I Leg的步速,研究成果具有推广应用价值。本文引用了60篇国内外优秀文献,图41幅,表5个。