智能下肢假肢膝踝协调控制方法研究设计说明

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1、河北工业大学2014届本科毕业设计说明书毕业设计说明书系(专业)：自动化专业题目：智能下肢假肢膝踝协调控制方法研究河北工业大学2014届本科毕业设计说明书毕业设计（论文）中文摘要智能下肢假肢膝踝协调控制方法研究摘要：近年来智能假肢的发展如火如荼，但是真正能够实现膝踝协调控制的智能假肢可以说是少之又少。本课题研究的膝踝协调控制系统利用三个霍尔元件识别步态，再通过专家控制的方法对系统进行控制，改善了系统的控制效果。本课题首先对该项技术的国内外发展现状进行了研究。之后，完成了控制系统的硬件电路设计与分析。在此基础上，设计方案测定了膝、踝协调针阀开度曲线

2、，并形成了专家控制知识库。最后，运用专家控制的控制策略设计了系统软件部分，改善了膝踝协调控制系统的控制效果。关键词：膝踝协调针阀开度曲线MFC专家控制河北工业大学2014届本科毕业设计说明书毕业设计（论文）外文摘要TitleTheResearchofCoordinatedControlofKneeAndAnkleforIntelligentProsthesisAbstractAlthoughintelligentprosthesisgrowingvigorouslyinrecentyears,theproductswhichcanachievec

3、oordinatedcontrolofkneeandanklearenumbered.Inthisresearch,threehallelementsareusedtoidentifythegaitforthecoordinatedcontrolsystemofkneeandankle.Expertcontrolmethodisusedforthissystemwhichimprovesthecontroleffect.Firstofall,thedomesticandforeigndevelopmentpresentsituationisstu

4、died.Then,thedesignandanalysisofhardwarecircuithasbeencompleted.Onthisbasis,thecurveofneedle’svalueistestedandknowledgebaseofexpertcontrolisformed.Finally，thesoftwareisdesignedbasedonthecontrolstrategyofexpertcontrolwhichimprovedthecontroleffectofthissystem.Keywords：kneeandan

5、klecoordinationneedlevalvecurveMFCexpertcontrol河北工业大学2014届本科毕业设计说明书目录1引言11．1选题的目的和意义11．2智能假肢国内外发展现状11．3课题研究内容22膝踝协调控制器的硬件设计32．1控制芯片MSP430简介32．2硬件电路分析与设计42．3小结83膝、踝关节针阀开度曲线的测定83．1测试方案设计83．2MFC测试程序设计93．3小结124膝踝协调控制算法设计124．1控制策略的选择124．2控制系统软件设计144．3小结17结论18参考文献19致谢21附录A部分软件程序22图

6、1膝踝协调控制器原理图28河北工业大学2014届本科毕业设计说明书1引言1．1选题的目的和意义假肢是为了恢复人体的形态和功能，补偿截肢造成的缺损而制作和装配的人工肢体。为了提高残疾人特别是肢体残疾者的生活水平，假肢的研究显得尤为重要。其中下肢截肢者丧失了最基本的行走能力，安装假肢是补偿其运动功能的最佳途径。智能假肢的出现对于帮助残疾人回归到正常生活、学习和工作中，对于减轻社会负担无疑都具有重要的意义。1．2智能假肢国内外发展状况1.2.1国外发展状况在很早的时候，各国都产生过木头制成的假肢。但从真正意义上现代的假肢来说，国外假肢技术发展的较早。早

7、在19世纪60年代，欧洲人就发明了首个人工假肢。到了20世纪初期，由于世界大战的爆发欧美国家都开始研究假肢，但是这时其发展主要是为了那些肢体伤残的军人。战争结束以后，假肢行业得到了很大发展，西方发达国家纷纷成立了假肢研究所，掀起了假肢技术发展的小高潮。这一时期的假肢均为纯机械式假肢，通过弹簧、液压缸、气压缸提供阻尼，根据残疾人的日常行走习惯再通过手动调节阻尼。这种假肢步态不协调，路况适应能力差，不具有步速跟随功能。随着各国的研究发展，到了九十年代左右，出现了智能假肢。1986年来自日本的中川昭夫首先提出用微处理器来控制膝关节针阀，从而改变膝关节阻

8、尼实现步速调整的构想，这种膝关节假肢被称为智能假肢。1990年，世界上第一个智能下肢假肢由英国布莱切福特公司研制成功，它具有全新承重自锁