操作感知一體化假肢的電氣系統(tǒng)及觸滑覺控制.pdf

1、假肢手作為人手的替代品，在殘疾人的日常生活中起到重要作用。提高假肢手的各項性能，使其更接近人手，一直是國內(nèi)外研究者努力的方向。本文即以提高假肢手抓取過程中的擬人程度和穩(wěn)定性為目標，在設(shè)計了電氣控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對假肢手如何模擬人手的抓握過程和如何在抓握時抑制物體滑動進行了研究。
　　機械結(jié)構(gòu)是假肢手的基礎(chǔ)，而為了使假肢手實現(xiàn)人手的各項功能，還需要穩(wěn)定可靠的電氣控制系統(tǒng)。本文設(shè)計完成了一套模塊化、分層式電氣控制系統(tǒng),包括硬件設(shè)計和軟

2、件設(shè)計，并通過采用剛?cè)峤Y(jié)合的PCB設(shè)計，將電氣控制系統(tǒng)集成于假肢手手掌和手指內(nèi)部。該系統(tǒng)可實現(xiàn)對位置、力以及每指最多9路的觸覺傳感器信號的實時采集與處理、與上位機的實時通訊及對各手指的驅(qū)動控制。
　　假手的擬人化程度是患者關(guān)注的一個重點。除了外形，重量等方面，運動狀態(tài)是否和人手相近也是假手研究的一個重要方面。本文根據(jù)抓取分類學(xué)的研究，共選取了生活中最常用的5種抓取姿勢作為研究對象。通過對實驗中采集到的人手各關(guān)節(jié)角度信息進行分析處理

3、，總結(jié)出了各抓取姿勢的特征量，并將其映射到假肢手抓取控制中。
　　人手在抓握物體時，可以通過觸覺感知抓取狀態(tài)，并在抓握力不足時及時調(diào)整，防止物體滑動。假肢手能夠具備并自主實現(xiàn)這種功能具有重大意義。本文通過哈爾小波對假肢手在抓握物體并發(fā)生滑動時的觸覺傳感器信號進行分析，根據(jù)分析結(jié)果提出一種檢測滑動的方法和一種基于該方法的能夠抑制滑動的假肢手抓取控制策略。通過在假肢手上進行的對比實驗表明，該滑動檢測方法和控制策略能夠在線實時的檢測出滑