操作感知一体化假肢的电气系统及触滑觉控制

发布时间：2019-10-23 10:31

【摘要】：假肢手作为人手的替代品,在残疾人的日常生活中起到重要作用。提高假肢手的各项性能,使其更接近人手,一直是国内外研究者努力的方向。本文即以提高假肢手抓取过程中的拟人程度和稳定性为目标,在设计了电气控制系统的基础上,对假肢手如何模拟人手的抓握过程和如何在抓握时抑制物体滑动进行了研究。机械结构是假肢手的基础,而为了使假肢手实现人手的各项功能,还需要稳定可靠的电气控制系统。本文设计完成了一套模块化、分层式电气控制系统,包括硬件设计和软件设计,并通过采用刚柔结合的PCB设计,将电气控制系统集成于假肢手手掌和手指内部。该系统可实现对位置、力以及每指最多9路的触觉传感器信号的实时采集与处理、与上位机的实时通讯及对各手指的驱动控制。假手的拟人化程度是患者关注的一个重点。除了外形,重量等方面,运动状态是否和人手相近也是假手研究的一个重要方面。本文根据抓取分类学的研究,共选取了生活中最常用的5种抓取姿势作为研究对象。通过对实验中采集到的人手各关节角度信息进行分析处理,总结出了各抓取姿势的特征量,并将其映射到假肢手抓取控制中。人手在抓握物体时,可以通过触觉感知抓取状态,并在抓握力不足时及时调整,防止物体滑动。假肢手能够具备并自主实现这种功能具有重大意义。本文通过哈尔小波对假肢手在抓握物体并发生滑动时的触觉传感器信号进行分析,根据分析结果提出一种检测滑动的方法和一种基于该方法的能够抑制滑动的假肢手抓取控制策略。通过在假肢手上进行的对比实验表明,该滑动检测方法和控制策略能够在线实时的检测出滑动的发生并作出相应的调整,明显提高了假肢手的抓取性能。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.17

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本文编号：2552070