一种多自由度假肢控制系统的设计

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mingxing10192009
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随着国力的增强和社会保障制度的逐渐完善,国家对残疾人的关注程度也越来越高,因此可以为残疾人提供基本生活保障的机器人假肢也变得越来越重要。  本论文主要论述了一种以微型工控机作为主控板和高性能舵机做为驱动假肢关节的仿人形多自由度上假肢控制系统的设计过程,不同于现已存在假肢使用的控制方式,例如肌电控制的假肢、脑电控制的假肢、声音控制的假肢等等,这些控制方式对于随机目标的定位和抓取来说都是比较困难的,需要不断地练习和调整,除了肌电假肢有实际的应用外,其他的控制方式还处在试验室阶段。本设计通过两个小型姿态传感器获得头部的相对位姿,通过一个激光测距传感器确定目标物的位置以及距离,得到头部姿态和目标物的距离后,通过空间定位算法可以获取目标物体的空间三维坐标值,在缺少目标物信息的情况下,利用一般的方式是很难获取多自由度假肢的逆运动学解的,但是神经网络通过模拟神经元的工作方式,使其具有能够以任意精度逼近任意函数的强大功能,因此利用神经网络通过训练可以形成多自由度假肢的逆运动学求解模型,将获取的目标位置输入已经训练得到的模型,通过VC++6.0与matlab的联合编程的方法可以实时获取多自由度假肢反解模型输出的各个关节的转动角度,并控制舵机转动到目标位置实现定位-抓取的功能,为了使假肢在运动的过程中实现手部的实时平衡,在假肢腕部加装了姿态传感器,为了保证采集数据的准确和稳定,利用互补滤波算法对数据进行了滤波,通过获取手部的姿态值,并根据特定的算法来实现手部姿态的平衡控制。  利用windows提供的多线程机制可以使不同的任务独立,并行运行,并通过线程同步技术保证数据的准确性和可靠性.舵机内部使用avr单片机作为控制器,可以实现角度的准确控制。
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