下肢康復(fù)機器人的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、生物醫(yī)學(xué)信號的采集處理是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中的重要分支，它為生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床診斷、分析提供必需的數(shù)據(jù)。因此為滿足生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)和科研的需要，進行生物醫(yī)學(xué)信號采集處理系統(tǒng)的研究和設(shè)計是十分必要的。 本文介紹了康復(fù)訓(xùn)練機器人的研究背景和研究意義，結(jié)合國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，確定了下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要研究任務(wù)。 通過對康復(fù)訓(xùn)練機器人的步態(tài)和姿態(tài)機構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能需求分析確定了下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人

2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。該下肢康復(fù)機器人數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由硬件與軟件兩部分組成。該系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要內(nèi)容包括：控制芯片的選型，主電路的設(shè)計，串口通信接口的設(shè)計，對模擬信號進行調(diào)理、放大、濾波，混合電平邏輯接口，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換，使之進入計算機。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主控制芯片選用了C8051F021，主電路的設(shè)計工作就是以該芯片為核心設(shè)計輔助電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選用了Maxim197，由于Maxim197芯片內(nèi)包含高精度的參考電壓源和時鐘電路，

3、這使它可以在不需要任何外部電路和時鐘的情況下完成A/D轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用方便。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括：對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，并對系統(tǒng)各部分進行控制。用C語言編制單片機程序，完成數(shù)據(jù)采集、通信及控制功能。并且保證上下位機能夠完成順利通信，實現(xiàn)上位機對下位機監(jiān)控。另外，對壓力傳感器進行標定，并且對足底壓力數(shù)據(jù)進行擬合處理。 經(jīng)試驗證明了該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件處理電路具有高穩(wěn)定性，高精度，并且可以通過上位機監(jiān)測，令實驗方便快捷，得到良好的