發(fā)布時(shí)間：2017-09-08 02:34

  本文關(guān)鍵詞：基于微控制器的智能假手控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：20世紀(jì)后期,工業(yè)技術(shù)日新月異,尤其是生物,計(jì)算機(jī),機(jī)械,材料等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,假肢技術(shù)也取得了過去難以想象的長足進(jìn)步。機(jī)械假肢,肌電假肢,腦電假肢紛紛進(jìn)入了人們的視線甚至已經(jīng)進(jìn)入了人們的生活。其中最為優(yōu)秀的公司目前已經(jīng)生產(chǎn)出了一些功能強(qiáng)大,外型美觀的智能肌電假手,幫助很多手部殘疾的人士回到了正常生活中來。然而這些國外著名的假肢生產(chǎn)商卻由于地域,國情,經(jīng)濟(jì)條件等原因,對我國的智能假肢研發(fā)和廣大殘疾人士的幫助卻相當(dāng)有限。本文將詳細(xì)歸納和闡述基于微控制器的智能假手控制系統(tǒng)研究的過程和方法,肌肉電信號的拾取,放大,濾波,關(guān)鍵信號分析,PID算法電機(jī)控制方式和控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的過程。以及將來在該模型的基礎(chǔ)上成為具體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原則、技術(shù)方案和市場前景,從而完成對基于微控制器的智能假手控制系統(tǒng)的研究工作。肌電信號的拾取使用貼裝在人體表面,具有無創(chuàng)傷,易安裝,對信號源干擾小等特點(diǎn)的表皮肌電采集裝置。選用德州儀器公司的儀表放大器INA129對頻率普遍在50~300Hz,幅值普遍在50μV~500μV的低頻交流非平穩(wěn)隨機(jī)信號進(jìn)行了放大。使其達(dá)到V極,可由微控制器對其進(jìn)行識別和分析處理。并且通過兩級放大,和50Hz工頻帶阻濾波器,低通濾波器,高通濾波器三級濾波后,提取50~300Hz以內(nèi)的有效肌電信號。使用逐次逼近法方式的AD7862模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,將屬于模擬信號的肌電信號轉(zhuǎn)換成為可被數(shù)字信號處理器識別的數(shù)字信號。并使用頻域分析的方法,對各個(gè)不同的肌電信號進(jìn)行分析處理,得到不同的運(yùn)動方式指令。通過微控制器對電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行控制。微控制器的控制方式選擇經(jīng)典的比例積分微分控制算法,參數(shù)容易調(diào)節(jié),不必求出被控對象的數(shù)學(xué)模型便可調(diào)節(jié)被控系統(tǒng),是一種可靠的控制方式。本次研究的智能假肢控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)相對簡單,控制方式容易,生產(chǎn)成本可以得到很好的控制,為解決現(xiàn)實(shí)問題提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：微控制器 肌肉電信號 PID算法 電機(jī)控制
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP273;R318.17
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 選題來源10-11
• 1.2 研究背景和意義11-12
• 1.3 論文主要內(nèi)容12-13
• 第二章 人體上肢結(jié)構(gòu)分析13-18
• 2.1 上肢骨骼結(jié)構(gòu)分析13-14
• 2.2 上肢肌肉部分運(yùn)動分析14-17
• 2.3 本章小節(jié)17-18
• 第三章 智能假手的方案設(shè)計(jì)18-26
• 3.1 方案總體描述18-25
• 3.2 本章小結(jié)25-26
• 第四章 肌電信號的采集與分析26-57
• 4.1 肌電信號的采集26-28
• 4.2 肌電信號的一級放大28-31
• 4.3 肌電信號的一級濾波31-32
• 4.4 肌電信號的二級放大32
• 4.5 肌電信號的二級濾波32
• 4.6 肌電信號的三級濾波32-33
• 4.7 肌電信號的數(shù)字化處理33-42
• 4.7.1 A/D轉(zhuǎn)換原理33-36
• 4.7.2 A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)36-42
• 4.8 肌電信號的分析42-56
• 4.8.1 時(shí)域分析法42-44
• 4.8.2 頻域分析法44-56
• 4.9 本章小結(jié)56-57
• 第五章 PID控制策略57-68
• 5.1 PID控制原理57-61
• 5.2 PID控制器的參數(shù)整定61-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)68-84
• 6.1 TMS320LF2407A簡介68-72
• 6.2 電機(jī)驅(qū)動電路72-74
• 6.3 電機(jī)的選型74-78
• 6.4 壓力傳感器78-80
• 6.5 電源設(shè)計(jì)80-83
• 6.6 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)83
• 6.7 本章小結(jié)83-84
• 第七章 總結(jié)與展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89

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本文編號：811368