基于振荡共振理论的人体触觉传感装置系统研究

摘要

老年人、糖尿病病人以及中风患者，因为躯体感受系统的机械感受器感受外部刺激的阈值升高，导致对触觉刺激或者身体平衡控制能力不足，这使他们易摔倒，并给生活产生诸多不便。因此，针对提高老年人和感知功能障碍病人的感知功能问题，基于振荡共振理论在神经系统方面的研究成果，设计了一套人体触觉感知传感装置。 本文首先介绍人体神经系统生理学基础，详细分析了触觉感受器接受外部刺激的作用机理。根据振荡共振理论模型，理论证明存在最优调谐振荡幅值使系统输出信噪比最大，为装置设计提供理论依据。 其次，根据装置的总体设计方案设计了装置的硬件电路。该系统选用STM32F103ZET6为中央处理器，加速度传感器MPU6050采集人体姿态特征信息，上位机通过串口模块CP2012可以实时监视采集的信息，并利用上位机软件miniMN实时显示和存储。依据采集到的姿态信息，中央处理器的定时器3和定时器4产生8路PWM信号，驱动微电机产生高频振荡作用于触觉感知部位，以提高人体的触觉感知功能。然后，基于嵌入式开发环境KEIL-MDK V5.0完成了系统程序开发。程序采用模块化编程，主要包括主控制台程序、人体姿态信息检测程序、触觉表达程序、按键控制程序，人机交互模块程序，经编译程序无误。 最后，对装置进行整机调试，并对调试结果进行了分析。仿真结果显示，装置可以实时显示人体姿态情况，并且在不同输入电压下能够输出不同频率的高频振荡，为振荡共振理论在人体触觉感知方面的应用奠定了实验基础，具有一定的实用价值。

目录

第一个书签之前

学术硕士学位论文

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 国内外研究动态

1.3 本课题主要研究内容及组织结构

第二章 人体触觉感知传感装置的理论基础

2.1人体感知系统生理学基础

2.1.1神经系统基本结构

2.1.1躯体感知神经系统

2.2 振荡共振理论模型

2.3 本章小结

第三章 人体触觉感知传感装置的设计

3.1系统总体设计方案

3.2系统硬件设计

3.2.1 系统中央控制模块

3.2.2 人体姿态信息检测模块

3.2.3 触觉表达模块

3.2.4 人机交互模块

3.2.5 电源设计

3.3 本章小结

第四章 软件程序设计与实现

4.1系统开发环境及工具

4.2 软件的总体结构设计

4.3 系统初始化程序设计

4.4 人体姿态信息检测模块程序设计

4.5 触觉表达模块程序设计

4.6 人机交互模块程序设计

4.7 本章小结

第五章 装置调试结果与分析

5.1 硬件电路调试

5.2整机调试和结果分析

5.2.1上位机测试与运行结果

5.2.2 系统高频输出测试

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 进一步要研究的内容

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

学位论文独创性声明