專利名稱：Fmg比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
腦產(chǎn)生活動(dòng)信號(hào)經(jīng)神經(jīng)傳導(dǎo)至前臂，在肌肉表面產(chǎn)生電信號(hào)的同時(shí)肌肉形狀將發(fā)生變化，尤其在四肢處，肌肉膨脹和收縮在表面變化十分明顯。其主要特點(diǎn)有信號(hào)幅值大； 平穩(wěn)性好；抗干擾能力強(qiáng)等。FMG信號(hào)的幅度大且平穩(wěn)性好，因此，可用于假手動(dòng)作控制等。 相較而言，肌電信號(hào)由于其內(nèi)在特性，如寬頻帶、低電壓放大等，使其在控制低頻活動(dòng)的電子假肢時(shí)存在困難；另外還受其他一些外在因素影響，例如肌肉疲勞、皮膚潮濕等，因此，探索新的信號(hào)源控制是假手技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。目前，國內(nèi)外在基于肌肉力的假手控制方面的研究取得了一些進(jìn)展，如2003年美國New Jersey大學(xué)的Manjuladevi KUTTUVA等研究人員提出了用8枚FSR (force sensitive resistor)傳感器采集信號(hào)來控制虛擬假手完成指定的動(dòng)作；德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)Yuichiro Honda等人通過在前臂陣列式放置54枚FSR傳感器，形成54通道的采集系統(tǒng)，采集對(duì)應(yīng)于6中不同手部動(dòng)作的信號(hào)等。國內(nèi)在這方面的研究起步較晚，哈爾濱工業(yè)大學(xué)用16個(gè)FSR傳感器實(shí)現(xiàn)了 33種手部姿勢的識(shí)別。但目前市場上還沒出現(xiàn)此類實(shí)用化的產(chǎn)品。最關(guān)鍵的問題是，這些基于FSR傳感器的假手控制均不能實(shí)現(xiàn)假手動(dòng)作的動(dòng)態(tài)比例調(diào)速，無法使假手地根據(jù)殘肢的控制假手抓握速度，從而可以抓起諸如紙杯、雞蛋類等需要輕握的物品。如果能發(fā)明一種可以基于肌肉力大小“隨心所欲”地控制假手動(dòng)作速度的控制系統(tǒng)與方法，無疑對(duì)改進(jìn)現(xiàn)有假手的控制具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在假肢控制存在的不足的問題，提出了一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)假手速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，控制穩(wěn)定。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，包括FMG信號(hào)傳感器組、前置預(yù)處理電路放大濾波、自增益電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、MSP430控制芯片、光電耦合電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，F(xiàn)MG信號(hào)傳感器組緊貼人體表皮，拾取人體FMG信號(hào)經(jīng)過前置放大濾波電路放大濾波，然后處理過的信號(hào)進(jìn)入自增益電路程控放大，然后信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入MSP430微處理器綜合處理后，輸出信號(hào)經(jīng)過光耦隔離電路，輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)假手。所述前置預(yù)處理電路選用LM324放大器；自增益電路選用集成運(yùn)放LM324與多路選擇開關(guān)⑶4051 ；MSP430控制芯片選用MSP430F149芯片；光電耦合電路選擇光耦 TLP2530 ；電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路中的驅(qū)動(dòng)芯片選擇L298N。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)假手速度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，控制穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)以及擴(kuò)大適用者人群。
圖1為本實(shí)用新型FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)包括FMG信號(hào)傳感器組8、前置預(yù)處理電路即放大濾波電路1、自增益電路2、A/D轉(zhuǎn)換電路3、MSP430控制芯片4、光電耦合電路5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路6和執(zhí)行機(jī)構(gòu)7，F(xiàn)MG信號(hào)拾取傳感器組8緊貼人體表皮，用于人體FMG信號(hào)的引入， 經(jīng)過前置放大濾波電路1放大濾波，然后處理過的信號(hào)進(jìn)入自增益電路2程控放大，完成放大倍數(shù)自調(diào)節(jié)，然后信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換路3進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入MSP430微處理器4，F(xiàn)MG信號(hào)經(jīng)微處理器4綜合處理后，輸出相應(yīng)的信號(hào)，再經(jīng)過光耦隔離電路5，輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路6控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)7假手，實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)。采用光耦隔離可以很好地實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離。另外，如果驅(qū)動(dòng)模塊壞了，若沒有光耦隔離則控制部分電路可能受損。前置放大濾波電路1主放大器，選用LM3M放大器；自增益電路2選用集成運(yùn)放 LM3M與多路選擇開關(guān)⑶4051 ；控制系統(tǒng)核心——微處理器，選用MSP430F149芯片；光耦隔離電路5選擇光耦TLP2530 ；驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)芯片選擇L298N。系統(tǒng)的比例調(diào)速方法根據(jù)采集到的FMG信號(hào)時(shí)域信息一幅值不同，對(duì)控制假手驅(qū)動(dòng)電路的PWM信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而改變假手驅(qū)動(dòng)電路在單位周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間， 即改變驅(qū)動(dòng)電路電壓有效值，最終實(shí)現(xiàn)假手速度調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，包括FMG信號(hào)傳感器組(8)、前置預(yù)處理電路(1)放大濾波、自增益電路(2)、A/D轉(zhuǎn)換電路(3)、MSP430控制芯片(4)、光電耦合電路(5)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路(6)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)，F(xiàn)MG信號(hào)傳感器組(8)緊貼人體表皮， 拾取人體FMG信號(hào)經(jīng)過前置放大濾波電路(1)放大濾波，然后處理過的信號(hào)進(jìn)入自增益電路(2 )程控放大，然后信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路(3 )進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入MSP430微處理器(4 )綜合處理后，輸出信號(hào)經(jīng)過光耦隔離電路(5)，輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路(6)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) (7)假手。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于，所述前置預(yù)處理電路(1)選用LM3M放大器；自增益電路(2)選用集成運(yùn)放LM3M與多路選擇開關(guān)⑶4051 ； MSP430控制芯片(4)選用MSP430F149芯片；光電耦合電路(5)選擇光耦TLP2530 ；電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路(6)中的驅(qū)動(dòng)芯片選擇L298N。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種FMG比例動(dòng)態(tài)假手調(diào)速系統(tǒng)，F(xiàn)MG信號(hào)傳感器組緊貼人體表皮，拾取人體FMG信號(hào)經(jīng)過前置放大濾波電路放大濾波，然后處理過的信號(hào)進(jìn)入自增益電路程控放大，然后信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)入MSP430微處理器綜合處理后，輸出信號(hào)經(jīng)過光耦隔離電路，輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)假手，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)假手的實(shí)時(shí)控制，控制穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)以及擴(kuò)大適用者人群。
文檔編號(hào)A61F2/72GK202060919SQ201120137149
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者喻洪流, 李盼盼, 趙勝楠 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)