操作感知一體化假肢的電氣系統(tǒng)及觸滑覺(jué)控制.pdf

1、假肢手作為人手的替代品，在殘疾人的日常生活中起到重要作用。提高假肢手的各項(xiàng)性能，使其更接近人手，一直是國(guó)內(nèi)外研究者努力的方向。本文即以提高假肢手抓取過(guò)程中的擬人程度和穩(wěn)定性為目標(biāo)，在設(shè)計(jì)了電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)假肢手如何模擬人手的抓握過(guò)程和如何在抓握時(shí)抑制物體滑動(dòng)進(jìn)行了研究。
　　機(jī)械結(jié)構(gòu)是假肢手的基礎(chǔ)，而為了使假肢手實(shí)現(xiàn)人手的各項(xiàng)功能，還需要穩(wěn)定可靠的電氣控制系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)完成了一套模塊化、分層式電氣控制系統(tǒng),包括硬件設(shè)計(jì)和軟

2、件設(shè)計(jì)，并通過(guò)采用剛?cè)峤Y(jié)合的PCB設(shè)計(jì)，將電氣控制系統(tǒng)集成于假肢手手掌和手指內(nèi)部。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)位置、力以及每指最多9路的觸覺(jué)傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與處理、與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊及對(duì)各手指的驅(qū)動(dòng)控制。
　　假手的擬人化程度是患者關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)。除了外形，重量等方面，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否和人手相近也是假手研究的一個(gè)重要方面。本文根據(jù)抓取分類(lèi)學(xué)的研究，共選取了生活中最常用的5種抓取姿勢(shì)作為研究對(duì)象。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中采集到的人手各關(guān)節(jié)角度信息進(jìn)行分析處理

3、，總結(jié)出了各抓取姿勢(shì)的特征量，并將其映射到假肢手抓取控制中。
　　人手在抓握物體時(shí)，可以通過(guò)觸覺(jué)感知抓取狀態(tài)，并在抓握力不足時(shí)及時(shí)調(diào)整，防止物體滑動(dòng)。假肢手能夠具備并自主實(shí)現(xiàn)這種功能具有重大意義。本文通過(guò)哈爾小波對(duì)假肢手在抓握物體并發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的觸覺(jué)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出一種檢測(cè)滑動(dòng)的方法和一種基于該方法的能夠抑制滑動(dòng)的假肢手抓取控制策略。通過(guò)在假肢手上進(jìn)行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，該滑動(dòng)檢測(cè)方法和控制策略能夠在線實(shí)時(shí)的檢測(cè)出滑