發(fā)布時間：2024-06-06 03:01

　　針對目前下肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計時,存在的參數(shù)配置復(fù)雜、忽略踝關(guān)節(jié)的康復(fù)訓(xùn)練等問題,提出了一種基于極點(diǎn)配置算法的下肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)。根據(jù)下肢關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)非線性運(yùn)動,采用極點(diǎn)配置算法設(shè)計控制器,通過z變換對設(shè)計的控制器進(jìn)行離散化處理,在以ARM—M3為內(nèi)核的STM32微控制器中實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)控制。STM32微控制器通過串口協(xié)議與上位機(jī)通信,實(shí)現(xiàn)觸摸屏控制微處理器,從而控制下肢康復(fù)機(jī)器人的運(yùn)動模式。并實(shí)時地把各關(guān)節(jié)的角度信號和作用力信號傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行曲線顯示。實(shí)驗對8名被測者在不同減重比下的被動行走訓(xùn)練進(jìn)行測試,通過分析關(guān)節(jié)角度曲線和關(guān)節(jié)驅(qū)動力曲線,該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)下肢康復(fù)機(jī)器人在不同康復(fù)訓(xùn)練模式下協(xié)調(diào)平穩(wěn)的控制。并能滿足一定康復(fù)訓(xùn)練要求。

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

康復(fù)機(jī)器人的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要有下肢關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)、直流伺服電機(jī)、驅(qū)動器、控制器、角度傳感器、拉壓力傳感器和上位機(jī)等組成。如圖1(a)為左膝關(guān)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。關(guān)節(jié)角度傳感器安裝與運(yùn)動關(guān)節(jié)同軸，用于實(shí)時監(jiān)測關(guān)節(jié)角度，并傳給控制器形成閉環(huán)控制。拉壓力傳感器安裝在滾珠絲杠末端，用于監(jiān)測....

如圖2所示，機(jī)器人控制器通過RS—232串口通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互。一方面上位機(jī)給控制器發(fā)送指令來設(shè)置康復(fù)訓(xùn)練模式;另一方面，控制器通過串口通信把處理后的位置信號和力信號實(shí)時發(fā)送給上位機(jī)，并在上位機(jī)上以曲線的形式顯示。STM32微控制器通過模擬端口采集各關(guān)節(jié)的位置信號和力信號，經(jīng)....

圖3為拉壓力傳感器放大電路。由于微處理器的模擬輸入端口只能接收0～3.3V的電壓。而拉壓力傳感器輸出-5～5V雙極性電壓，因此需要外部放大電路轉(zhuǎn)換處理后才能被微處理器接收。圖中選用的OP4177芯片為4通道放大器電路，具有低漂移、低功耗、低噪聲等特性，并且輸出穩(wěn)定，無需外部補(bǔ)....

上肢康復(fù)機(jī)器人控制系統(tǒng)總共控制6個關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)運(yùn)動，共6個直流伺服電機(jī)，均采用以極點(diǎn)配置控制算法為核心的閉環(huán)控制。極點(diǎn)配置法相對于PID控制來說設(shè)定參數(shù)簡單。由于6個關(guān)節(jié)控制原理相似，本文以具有代表性的左膝關(guān)節(jié)作為主要闡述�？祻�(fù)機(jī)器人左膝關(guān)節(jié)閉環(huán)控框圖如圖4所示。系統(tǒng)的微控制器輸出的....

本文編號：3990208