生物机电一体化假肢手的仿真系统

摘要

随着生物机电一体化系统技术的发展，肌电控制仿人假肢手得到广泛研究。本研究开发了肌电控制欠驱动仿人假肢手的仿真系统。该系统可实现假肢手的操作过程模拟，用于欠驱动假肢手的运动特性以及力/力矩分配特性的计算机辅助分析。此外，该系统还可应用于假肢手肌电控制接口中生物信号处理与解码算法的模拟与验证，为肌电控制接口的研究和开发提供支持环境。主要研究内容如下： ⑴建立了连杆机构欠驱动拟人假肢手的运动学和静力学模型，分析了影响拟人手抓取力分配特性的主要因素。开发了欠驱动假肢手的仿真系统，可实现假肢手的运动特性、抓取静力特性仿真以及基于肌电控制信号的操作仿真。 ⑵开发了肌电信号采集与处理软件系统，完成了基于USB的通讯软件开发。主要包括下位机的固件程序和上位机的客户应用程序。软件系统可实现肌电信号的特征提取和模式分类。 ⑶利用所开发的假肢手仿真软件系统和信号采集处理系统，构建了欠驱动假肢手的半物理仿真平台，完成了利用多通道前臂肌电信号控制虚拟手操作的实验。 ⑷仿真系统进一步开发后可应用于欠驱动仿人假肢手的计算机辅助设计，并为生物/机械接口研究实验平台。