基于語(yǔ)音及肌電信號(hào)的嵌入式假手控制器的研制.pdf

1、智能化、集成式、重量輕、體積小、可靠性高和操作靈活是多自由度殘疾人假手的發(fā)展趨勢(shì)。本文采用生物機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思想，針對(duì)具有感知功能的多自由度假手，研制了一款基于語(yǔ)音及肌電信號(hào)的嵌入式假手控制器。
　　本文首先對(duì)假手電氣系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀作了綜述，分析了多源生物信號(hào)在殘疾人假手中的應(yīng)用。結(jié)合模塊化思想研制了多自由度假手的控制器。系統(tǒng)電源模塊負(fù)責(zé)把電池電壓轉(zhuǎn)換為假手所需的各種電壓；以TI公司TMS320F2812DSP為核心設(shè)計(jì)的處理

2、器模塊用于管理和決策假手整個(gè)控制系統(tǒng)；語(yǔ)音和多通道肌電信號(hào)處理模塊分別用來(lái)處理語(yǔ)音和肌電信號(hào)，DSP根據(jù)這些信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的電機(jī)動(dòng)作指令；系統(tǒng)通信模塊則包括DSP與上位機(jī)，DSP與假手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的通信，是控制器的重要組成部分；電源管理模塊跟隨DSP2812實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電池組的充放電狀態(tài)和剩余電量情況；感覺(jué)反饋則用振動(dòng)電機(jī)和電刺激器使假手佩戴者直接感覺(jué)到與抓取力大小對(duì)應(yīng)的振感或電流刺激感，從而產(chǎn)生“幻肢”的感覺(jué)，以提高假手操作的可靠性。此外，

3、本文還設(shè)計(jì)了用于電路板過(guò)熱保護(hù)的溫度傳感器電路和用于肌電信號(hào)訓(xùn)練及運(yùn)算的片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器電路。
　　作為不可缺少的重要組成部分，控制器軟件以實(shí)時(shí)性、可靠性和易升級(jí)性為設(shè)計(jì)原則，完成對(duì)應(yīng)于各硬件模塊的程序編制。對(duì)作為假手主要控制源的語(yǔ)音和肌電信號(hào)進(jìn)行了算法分析，基于支持向量機(jī)的肌電信號(hào)分類(lèi)算法詳細(xì)研究了其數(shù)學(xué)原理和應(yīng)用過(guò)程。整個(gè)控制器放置在手臂筒內(nèi)，并通過(guò)eCAN總線和假手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通信。
　　最后，完成嵌入式假手控制器相關(guān)實(shí)驗(yàn)。