基于DSP的智能假肢膝关节控制系统的研究与开发

摘要

随着科技的发展，智能假肢逐渐成为假肢业研究的重点。其主要特点是能根据外界环境变化自动调整步幅、步速等参数。但是，它不能随意地、主动地随着步频、膝关节角度的变化而变化。本课题以单轴电动膝关节为研究对象，提出了主动式假肢的设想，并以TMS3120F2812处理器为核心设计了智能假肢膝关节控制器，将直流伺服系统作为膝关节的驱动器，应用了模糊PID方法进行控制。膝关节能够提供力矩包括助伸力矩和阻尼力矩两个部分，根据人的意识和实际环境调整假肢系统的参数，灵活可靠地完成动作。单轴膝关节控制器只是智能膝上假肢控制器的基础性研究，具有仿生特性的柔性多连杆膝关节机构运动实时控制将是以后膝上假肢研究的重点。 主动型下肢假肢的膝关节运动由直流伺服电机通过齿轮减速后驱动，电机转过的角度和膝关节运动的角度是一一对应的，膝关节运动角度期望值也就是所要控制电机转过的角度值及方向。DSP根据假肢膝关节期望值，计算得出控制量并发出控制直流伺服电机的转动速度直接改变膝关节弯曲的角度。 本文研究内容和创新点主要包括： 1.使用数字控制器控制直流伺服电机来主动的驱动假肢。 2.完成了关节控制器的硬件结构PCB板的绘制调试和软件算法编程。 3.建立基于matlab与dsp的智能假肢控制器混合开发调试平台。