基于單片機(jī)的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、可穿戴膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人是一款為老年人或肢體齊全的殘疾人打造的助力機(jī)器人，在醫(yī)學(xué)和軍事上有廣闊的應(yīng)用前景。它是最近很多年比較熱門的機(jī)器入研究領(lǐng)域，屬于外骨骼機(jī)器人范疇，它是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，涉及到傳感器設(shè)計技術(shù)、信號采集以及處理技術(shù)、數(shù)據(jù)融合、控制理論、以及機(jī)器入學(xué)等多門學(xué)科。由于這種機(jī)器人的應(yīng)用場所涉及到戶外，所以整個系統(tǒng)的輕巧性以及便攜性就顯得很重要。而整個控制系統(tǒng)是機(jī)器人系統(tǒng)中的核心部位，所以提高控制系統(tǒng)的輕巧性和便攜性就顯得尤

2、為重要。
　　 在國家“十一五”863服務(wù)機(jī)器人重點項目“可穿戴型助殘助老智能機(jī)器人示范平臺”(No.2006AA040204)的資助下，本著提高膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人控制系統(tǒng)的輕巧性和便攜性的目的，本文采用單片機(jī)作為控制器來設(shè)計膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人控制系統(tǒng)。這個控制系統(tǒng)包括力傳感器信號、電機(jī)信號的實時采集和處理，以及對它們實時保存和顯示;并采用假想柔順控制思想，完成了膝關(guān)節(jié)機(jī)器人為穿戴者提供助力的任務(wù)。
　　 本文從理論層次和技

3、術(shù)層次兩方面介紹了整個控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要內(nèi)容包括:
　　 1.介紹膝關(guān)節(jié)助力機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、對結(jié)構(gòu)簡化并對其進(jìn)行動力學(xué)分析，為機(jī)械設(shè)計的優(yōu)化以及控制思想提供參考。
　　 2.引出并詳細(xì)介紹了假想柔順控制思想，并對電機(jī)控制的PI參數(shù)進(jìn)行整定。根據(jù)人腿和機(jī)器人之間的簡化模型，引出了假想柔順控制算法并推導(dǎo)出最終的控制公式。電機(jī)控制采用PI方式來控制速度，介紹了如何選取PI參數(shù)。
　　 3.詳細(xì)介紹了整個膝關(guān)節(jié)控