基于uClinux的嵌入式CIP-I Leg控制器研究與設(shè)計(jì).pdf

1、智能仿生人工腿是機(jī)器人學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域一個(gè)備受關(guān)注的研究課題，它最優(yōu)秀的特點(diǎn)是能夠模仿人體健康腿的運(yùn)動(dòng)方式且步行速度可自然、隨意地跟隨截肢者步行速度的變化而變化。開(kāi)展該項(xiàng)目的研究對(duì)改善殘疾人的生存條件和促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療福利事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 智能仿生人工腿的擺動(dòng)是依靠膝關(guān)節(jié)內(nèi)一個(gè)空壓氣缸的活塞的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。空壓氣缸尾部有一個(gè)電機(jī)可以控制氣缸內(nèi)一個(gè)針閥的開(kāi)度，改變針閥開(kāi)度可以調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)彎曲和伸展的阻尼，從而達(dá)到改變?nèi)斯?/p>

2、腿擺動(dòng)速度的目的。以前研制的智能人工腿，在三個(gè)方面存在不足：第一、用于控制氣缸內(nèi)針閥開(kāi)度的控制器采用的是由步進(jìn)電機(jī)所構(gòu)成的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，位置精度不高；第二、它的CPU多采用8位或16位的單片機(jī)，運(yùn)行速度不能滿(mǎn)足高級(jí)算法的需要；第三、原裸機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度大，可擴(kuò)展性差。 針對(duì)以上不足，提出了基于嵌入式系統(tǒng)的智能仿生人工腿CIP-ⅠLeg控制器解決方案。在硬件實(shí)現(xiàn)部分，選用基于A(yíng)RM內(nèi)核的嵌入式芯片S3C44BOX作為嵌入式系統(tǒng)的主控CP

3、U，用一片SST39VF160組成了控制器的Flash存儲(chǔ)器系統(tǒng)，一片HY57V641620組成了SDRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)，為運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)提供了硬件平臺(tái)。在軟件實(shí)現(xiàn)部分，uClinux由于其內(nèi)核精簡(jiǎn)而高效、可修改性和可移植性被選作為嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)包括開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立、BootLoader引導(dǎo)加載程序的實(shí)現(xiàn)、內(nèi)核的配置與移植、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)與移植等。另外，將步進(jìn)電機(jī)改為直流伺服電機(jī)，設(shè)計(jì)了一個(gè)具有位置、速度和