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肩部盂肱关节是人体上肢最灵活,运动幅度最大和最脆弱的关节,而且肩部盂肱关节的的运动是人体上臂完成各种动作的基础,获得比较准确的肩部盂肱关节运动信息是设计类人肢体肩关节、虚拟人肩关节技术、肩部盂肱关节康复机器人,上肢康复机器人等的前提准备。 为了获得比较接近人体肩部盂肱关节运动规律的信息,以满足有高相容性要求、贴切人体运动规律的类人肢体肩关节、虚拟人肩关节技术、肩部盂肱关节康复机器人、上肢康复机器人等的设计与研究,提出一种针对人体肩部盂肱关节运动信息的多通道数据采集方案,依据对人体肩部模型模型简化、肩部盂肱关节康复机器人机构分析与设计、NI采集板卡、位移传感器、角度编码器以及LabVIEW应用程序的编写等,研制一整套通道数多、性能优良、功耗较低的数据检测系统,简称为人体肩部盂肱关节运动信息检测系统。 该系统主要包括机械系统和数据采集系统两大部分,首先被测试者通过穿戴的方式使人体上肢上臂与机械系统匹配相连,然后机械系统通过传感器(位移传感器,增量式光电角度编码器)将其与数据采集系统连接为一体,最终实现被测试者肩部盂肱关节运动信息的采集与处理。 机械系统包括三移动机械装置、三转动机械装置和减重装置。其中,三移动机械装置、三转动机械装置是机械系统的设计重点,采用肩部盂肱关节空间六个自由度的构型方案,实现了人体肩部盂肱关节空间全方位的运动,同时研制了系统样机并进行了实验分析。 数据采集系统可分为两部分内容:以位移传感器、角度编码器和NI采集板卡为核心的数据采集和处理部分;以LabVIEW技术和工控机为核心的数据曲线实时显示和随时存储部分。详细介绍了以LabVIEW为核心的应用程序的编写,并给出了系统测试和实验分析的结果。采用了以NI采集板卡为核心,快速地实现了LabVIEW应用程序的编写,保证系统检测数据的可靠,并缩短检测系统的研发周期。 经实验证明,该系统可实现多路数字信号和模拟信号信息的同步采集和数据曲线实时显示与随时存储的功能,具有高性能、低功耗、多通道的特点,可为肩部盂肱关节康复机器人的设计与研制提供一个比较稳定的数据分析与处理的实验平台,可获得比较贴近人体肩部盂肱关节运动状态的基础性数据。