假手是机器人学和生物医学工程领域备受关注的研究课题,开展该项目的研究对于改善残疾人的生活条件和促进其医疗福利事业的发展具有重要的现实意义。本文研究的是一个三自由度仿人形假手的肌电控制系统,分析了假手本体和控制系统结构,设计了肌电信号(EMG)电极电路,给出了假手控制方案。本文综述了国内外假手的发展现状,分析各种假手的特点以及假手的发展趋势,在此基础上总体介绍了仿人形假手系统以及各个子系统的基本结构和功能,主要包括基于欠驱动原理设计的机械本体,采集手指力矩信号的传感器系统,负责肌电信号处理的主控制器系统以及由微型驱动器和运动控制器组成的电气驱动系统。进行了假手控制系统的硬件和软件设计。假手控制系统硬件以TMS320F2812 DSP为核心,结合专用可编程步进电机控制芯片和大电流可细分步进电机驱芯片,完成了一个可以同时控制和驱动三个步进电机、实时对传感器信号采样、肌电信号数据采集以及与上位机通信等多任务的控制系统硬件结构。同时设计了基于应变测量、可以互换使用、稳定可靠的基关节力矩传感器,实现了假手的传感、驱动和微处理器系统的集成。假手的控制软件采用模块化设计,可以分成:DSP系统设置、电机控制及驱动模块、A/D采集传感器信号和串口通信。完成了肌电电极电路的设计。电极电路集成了一级差分放大器、低通滤波器、50Hz工频陷波器和二级放大器,进行了电路的仿真并加工出了电极电路板,实验结果令人满意。然后对基于AR参数模型的肌电信号的提取方法进行了研究。完成了仿人形假手控制系统各个模块的功能测试以及整个软件硬件的联调。对手指关节位置进行了开环控制实验。假手系统的肌电信号控制实验采用比较简单的AR参数模型法进行特征提取,对大拇指、食指和中指的运动取得了较高的识别成功率,最终实现了对不同形状物体的抓握。