基于TMS320F2810的假手控制器设计

应用TI(TexasInstruments)公司的最新TMS320F2810DSP,结合可编程步进电机控制器与可细分步进电机驱动器,设计了一个低功耗、小体积、具有丰富外设功能的假手控制器。针对TMS320F2810的特点,给出了与DSP接口的电路与程序的设计方法。该控制器结构紧凑,运行平稳,已成功应用于机器人仿人灵巧手系统。

假手控制信号源研究进展

人类的上肢系统功能复杂,感觉反馈极其丰富,如何确立假手的控制信号源是一个复杂的伴随着整个人类历史的难题。自控制论被提出以来,人们在假手控制方面投入了大量的研究,随着社会的进步与发展,生物医学领域以及军工业领域中的假肢以及各种机器人对控制信号源的要求越来越高,关于假手控制信号源的深层研究已成为目前及以后很长一段时间的热点研究方向。目前假手控制采用的控制信号源主要包括机械运动、声音、再造指、肌电信号、脑电、脑磁等。通过对近10年来国内外学者在假手控制方面研究的比较分析,介绍了假手控制的原理,对假手控制信号源的研究进展进行了综述,同时对这些假手控制信号源进行了对比分析,指出了假手控制信号源有待进一步研究的问题和发展趋势。

假手电机控制器及其控制软件的设计

结合可编程步进电动机控制器与可细分步进电动机驱动器,设计了一个低功耗、小体积、具有丰富外设功能的假手控制器。并针对TMS320F2810的特点,给出了与DSP接口的电路与控制软件的设计方法。

两自由度实时控制肌电假手的研究

目的:针对手部缺失的残疾人佩戴电动假手的需要,研制一种实时控制两个自由度的肌电假手。方法:通过采集三路残疾人自身残臂上的表面肌电信号,应用简单的信号能量作为特征值,并通过二叉决策树的模式分类方法识别得到手部两个自由度5个动作模式,由单片机构成的信号处理和控制电路实现了两自由度电动假手的实时仿生控制。结果和结论:基于肌电信号的两自由度电动假手响应速度快,动作可靠,具有良好的操控性和适应能力。

再造手指控制的电子假手

目的 将二足趾移植于前臂残端再造手指,利用再造手指控制多自由度电子假手治疗前臂部分缺失。方法 患者女性,19岁,右手及腕部在工作中不慎被机器碾碎,于腕上8cm行前臂截肢。取患者左足第二趾移植于前臂残端再造手指。移植术后二月,患者转入康复中心接受进一步康复训练。包括:①调整承重训练;②重量敏感性测试与训练;③手的稳定度测试与训练;④再造手指的控制能力测试与训练。结果 移植足趾存活良好。经过康复训练再造手指功能良好。指令控制测试中电子假手的准确度为100％。再造手指不仅能够准确地控制单自由度电子假手完成手指伸屈,而且能够精确地操纵三自由度电子假手完成假手手指的屈伸,以及腕关节的屈曲、背伸、旋前、旋后,有助于日常生活自理。结论 通过移植足趾于前臂残端,可以使电子假手达到100％的准确度。作者的报告为提高多自由度电子假手的控制准确度、减少误动作提供了有用的途径和范例。

基于表情辅助的假手脑控方法

针对传统纯意念运动想象脑控范式和稳态视觉诱发脑控范式存在范式训练难度高、设备集成复杂及高成本、不易随身携带等问题,借助表情辅助脑电信号适应性广、识别率高和易于便携化系统集成的优势,提出了基于表情辅助的假手脑控方法;研究构建了一种基于表情辅助的假手便携可穿戴脑控系统,包括硬件选型设计与系统组建,及表情辅助脑电信号分类识别算法和假手控制算法的设计研究与软件模块开发等,实现提眉、皱眉、左撇嘴和右撇嘴4种辅助表情脑电信号的检测识别,对应完成假手的手指张开、手指闭合、手腕内旋和手腕外旋4个动作的控制,并进行在线实验验证。结果表明:基于表情辅助的假手脑控方法不仅优于传统的稳态视觉诱发脑控范式(去掉了系统中原所必须的稳态视觉诱发器),而且优于纯意念运动想象脑控范式,平均在线识别与控制准确率高于85%。

Development of an underactuated prosthetic hand with the step motor

We present the development of a novel prosthetic hand based on the underactuated mechanism. The aim is focused on increasing its dexterity while keeping the same dimension and weight of a traditional prosthetic device. The hybrid step motor is used as the actuator, which enables the finger to keep enough high contact torque on the grasped object with less energy consumption provided by the holding torque. The grasping force of the finger is estimated from the base joint torque, and the adoption of impedance control has provided compliance in the grasping. Also a parallel observer is used to switch over between the impedance control and the torque holding mode. The experimental results show the effectiveness of the design and control strategy.