下肢康复机器人控制器硬件平台的研究与设计

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下肢康复机器人是目前机器人研究的一个重要领域,对康复机器人控制器的研究设计在康复机器人的研究中更是有着举足轻重的地位。目前随着机器人智能感知和智能控制技术的不断发展,在下肢康复机器人控制领域应用高性能的微处理器作控制器的设计开发,是下肢康复机器人走向智能化发展的一个标志。同时考虑到下肢康复机器人的穿戴性,设计时有必要进行低功耗和抗人体环境振动的非功能性设计优化。本文设计了一种基于ARM9微处理器的下肢康复机器人低功耗控制器。方案采用S3C2410高性能处理器作为控制器的核心,分析低功耗的硬件设计方法,指导设计控制器硬件平台的各功能模块电路,其中主要包括CPU核心电路、电源模块、存储模块、通信及数据采集模块和人机交互模块,然后再根据高速PCB布局布线原则对控制器硬件平台PCB进行初步设计。对控制器主板的机箱进行壳体散热设计,并在需求分析中的人体运动产生的振动环境特征基础上对控制器主板结构进行模态分析,在I-DEAS软件中建立主板PCB的有限元近似模型,通过仿真实验对控制器主板进行抗振动的优化设计。最后在硬件平台上进行WindowsEmbedded CE6.0BSP开发,主要涉及Boot Loader(Eboot)、OEM AdaptationLayer、硬件设备驱动程序和系统的配置等的开发设计。将基于ARM9的S3C2410低功耗高性能微处理器作为控制器的核心、嵌入式Windows Embedded CE6.0作为软件的开发平台,把低功耗和抗振动设计思想应用到了康复机器人运动控制器的设计中,设计出了有一定抗振性能的低功耗康复机器人控制器,具有良好的可扩展性和移植性,为以后康复机器人在更复杂的场合应用作基础性工作。
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