可穿戴助力機(jī)器人傳感器信號預(yù)測算法和控制器的設(shè)計.pdf

1、本文是在國家自然科學(xué)基金“可穿戴型智能助力機(jī)器人技術(shù)研究”(No．60575054)和國家863項目“可穿戴型助老助殘機(jī)器人示范平臺”(No．2006AA040204)的資助下完成的。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.基于時間序列分析的傳感器信號預(yù)測算法的設(shè)計：針對預(yù)測算法的運(yùn)算量小、精度高、可在線使用等要求，構(gòu)造了一種新穎的基于時間序列分析的傳感器信號在線預(yù)測算法。該算法由自回歸(AR)模型、遞歸最小二乘法(RLS)和最小預(yù)

2、報誤差準(zhǔn)則(FPE)組成。 2.預(yù)測算法實現(xiàn)的軟硬件系統(tǒng)設(shè)計：針對預(yù)測算法實現(xiàn)系統(tǒng)實時、高速的的要求，設(shè)計了相關(guān)的軟硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件部分由信號調(diào)理電路和信號采集、處理和傳輸電路組成。系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括上位機(jī)部分和下位機(jī)部分，其中下位機(jī)部分主要是單片機(jī)中軟件的編寫；上位機(jī)部分是采用了VC++與MATLAB混合編程來實現(xiàn)預(yù)測算法。 3.傳感器信號預(yù)測算法的仿真和實驗：首先使用了MATLAB來計算預(yù)測算法的結(jié)果，通過預(yù)測

3、值與實測值進(jìn)行比較，驗證了該在線預(yù)測算法的有效性，同時也推導(dǎo)出預(yù)測誤差與預(yù)測步長之間的關(guān)系。最后，我們采用了上面設(shè)計的系統(tǒng)來進(jìn)行實驗，實驗結(jié)果充分驗證了該算法的有效性和實用性。 4.可穿戴助力機(jī)器人運(yùn)動控制器設(shè)計：針對控制系統(tǒng)的體積小、重量輕、集成度高、擴(kuò)展性好等要求，我們設(shè)計了第一代直流伺服電機(jī)運(yùn)動控制器。該控制器采用了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，集成度高，可以通過串口與計算機(jī)進(jìn)行通信和實現(xiàn)調(diào)試，為今后的整個嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計打下了基礎(chǔ)。