基于微控制器的智能假手控制系统研究

发布时间：2017-09-08 02:34

  本文关键词：基于微控制器的智能假手控制系统研究

  更多相关文章： 微控制器 肌肉电信号 PID算法 电机控制

【摘要】：20世纪后期,工业技术日新月异,尤其是生物,计算机,机械,材料等领域的迅猛发展,假肢技术也取得了过去难以想象的长足进步。机械假肢,肌电假肢,脑电假肢纷纷进入了人们的视线甚至已经进入了人们的生活。其中最为优秀的公司目前已经生产出了一些功能强大,外型美观的智能肌电假手,帮助很多手部残疾的人士回到了正常生活中来。然而这些国外著名的假肢生产商却由于地域,国情,经济条件等原因,对我国的智能假肢研发和广大残疾人士的帮助却相当有限。本文将详细归纳和阐述基于微控制器的智能假手控制系统研究的过程和方法,肌肉电信号的拾取,放大,滤波,关键信号分析,PID算法电机控制方式和控制系统硬件设计的过程。以及将来在该模型的基础上成为具体产品的设计原则、技术方案和市场前景,从而完成对基于微控制器的智能假手控制系统的研究工作。肌电信号的拾取使用贴装在人体表面,具有无创伤,易安装,对信号源干扰小等特点的表皮肌电采集装置。选用德州仪器公司的仪表放大器INA129对频率普遍在50~300Hz,幅值普遍在50μV~500μV的低频交流非平稳随机信号进行了放大。使其达到V极,可由微控制器对其进行识别和分析处理。并且通过两级放大,和50Hz工频带阻滤波器,低通滤波器,高通滤波器三级滤波后,提取50~300Hz以内的有效肌电信号。使用逐次逼近法方式的AD7862模拟/数字转换器,将属于模拟信号的肌电信号转换成为可被数字信号处理器识别的数字信号。并使用频域分析的方法,对各个不同的肌电信号进行分析处理,得到不同的运动方式指令。通过微控制器对电机执行系统进行控制。微控制器的控制方式选择经典的比例积分微分控制算法,参数容易调节,不必求出被控对象的数学模型便可调节被控系统,是一种可靠的控制方式。本次研究的智能假肢控制系统具有结构相对简单,控制方式容易,生产成本可以得到很好的控制,为解决现实问题提供了参考。
【关键词】：微控制器 肌肉电信号 PID算法 电机控制
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273;R318.17
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 选题来源10-11
• 1.2 研究背景和意义11-12
• 1.3 论文主要内容12-13
• 第二章 人体上肢结构分析13-18
• 2.1 上肢骨骼结构分析13-14
• 2.2 上肢肌肉部分运动分析14-17
• 2.3 本章小节17-18
• 第三章 智能假手的方案设计18-26
• 3.1 方案总体描述18-25
• 3.2 本章小结25-26
• 第四章 肌电信号的采集与分析26-57
• 4.1 肌电信号的采集26-28
• 4.2 肌电信号的一级放大28-31
• 4.3 肌电信号的一级滤波31-32
• 4.4 肌电信号的二级放大32
• 4.5 肌电信号的二级滤波32
• 4.6 肌电信号的三级滤波32-33
• 4.7 肌电信号的数字化处理33-42
• 4.7.1 A/D转换原理33-36
• 4.7.2 A/D转换器设计36-42
• 4.8 肌电信号的分析42-56
• 4.8.1 时域分析法42-44
• 4.8.2 频域分析法44-56
• 4.9 本章小结56-57
• 第五章 PID控制策略57-68
• 5.1 PID控制原理57-61
• 5.2 PID控制器的参数整定61-67
• 5.3 本章小结67-68
• 第六章 控制系统硬件设计68-84
• 6.1 TMS320LF2407A简介68-72
• 6.2 电机驱动电路72-74
• 6.3 电机的选型74-78
• 6.4 压力传感器78-80
• 6.5 电源设计80-83
• 6.6 系统的实现83
• 6.7 本章小结83-84
• 第七章 总结与展望84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-89

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本文编号：811368