動(dòng)力式助行器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、助行器是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)分支，它涉及人機(jī)工程學(xué)、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)械電子學(xué)和計(jì)算科學(xué)等領(lǐng)域，也是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。動(dòng)力式助行器是一種為下肢癱瘓者提供助力行走的人機(jī)一體化的機(jī)械裝置，由于該裝置服務(wù)對(duì)象的特殊性，所以與一般的機(jī)械裝置的控制系統(tǒng)相比，動(dòng)力式助行器對(duì)控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。
　　本文開(kāi)始先深入的分析了人體下肢運(yùn)動(dòng)機(jī)理后，然后提出了對(duì)人體下肢行走過(guò)程中起重要作用的有十個(gè)自由度，并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。這樣使穿戴動(dòng)力式助行器

2、的人在行走過(guò)程中盡可能地與正常人體下肢的行走步態(tài)一致，從而為下肢癱瘓者提供舒適和高效的行走方式。
　　在考慮動(dòng)力式助行器對(duì)控制系統(tǒng)性能的特殊要求后，本文提出了通過(guò)TWI總線通信對(duì)十個(gè)自由度進(jìn)行協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制:PC為上位機(jī)、用一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)處理器ATmega128單片機(jī)作為下位主機(jī)和兩個(gè)高速數(shù)字信號(hào)處理器ATmega128單片機(jī)作為下位從機(jī)，從而構(gòu)成控制系統(tǒng)的主體。并且從Simulink仿真和Proteus仿真的結(jié)果，對(duì)方案進(jìn)行了可

3、行性分析。基于上述動(dòng)力式助行器的控制系統(tǒng)方案，本文主要研究了動(dòng)力式助行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)與其控制系統(tǒng)的匹配性，以及對(duì)動(dòng)力式助行器進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和控制基礎(chǔ)理論的計(jì)算。重點(diǎn)論述了動(dòng)力式助行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是本課題的難點(diǎn):就是主從機(jī)通過(guò)TWI通信使十自由度協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。本文的最后一章通過(guò)使用Proteus仿真軟件來(lái)驗(yàn)證主從機(jī)的TWI通信后，順利的完成了電機(jī)的協(xié)同運(yùn)動(dòng)。
　　本文設(shè)計(jì)的動(dòng)力式助行器的控制系統(tǒng)具有一定的合理性、較高