基于触滑觉反馈的假手控制系统研究

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假手控制系统的研究是为了改善残疾人的生活条件和促进医疗福利事业的发展,同时假手也是机器人学和生物医学工程领域深受关注的研究方向。考虑到目前肌电假手握力控制及握物感觉反馈的不足,有必要开发一些比普通假手具有更好的仿生性和适应性的智能假手,满足社会的需要。 该文研究的是基于触滑觉反馈的肌电假手的控制系统。首先在分析了肌电信号的特性和人手抓持物体的感觉过程基础上,给出了具有触滑觉的比例假手的控制方案。设计了触觉、滑觉一体的PVDF压电薄膜传感器的信号处理电路,并提取了信号的触滑觉特征,为假手控制系统提供了明确的反馈信息。 其次,分析了直流电机脉冲宽度调速控制的原理并设计了电机驱动电路。假手控制系统硬件以80C552单片机为核心,结合专用的直流电机控制芯片L298,完成了一个可以控制电机转速、肌电信号数据采集、传感器信号采集等多任务的控制系统硬件结构。最后设计了系统软件并进行假手抓取不同物体的实验,确定适合的接触、滑动认定阈值。同时描述了模数转换、脉冲宽度调速控制子程序。 实验表明,本假手控制方案可行。利用前臂的表面肌电信号和安装在假手指端PVDF传感器所产生的触滑觉信号,形成闭环控制,使假手有握物感觉和具备握力自适应调整能力,实现了对多种不同软硬物体的稳定抓取。但由于该假手是一种新的假肢控制模式,其完善和产品化还需要更多的学者和工程技术人员的不断努力。
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