灵长类动物脑认知实验研究系统的设计与实现

《灵长类动物脑认知实验研究系统的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201171953学校代码10487密级硕士学位论文灵长类动物脑认知实验研究系统的设计与实现学位申请人：全亚芝学科专业：控制理论与控制工程指导老师：徐琦副教授答辩日期：2014年1月20日I万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceDesignandImplementationofPrimateDeviceforCognitiveExperimentCandidate

2、：QuanYa-zhiMajor：ControlTheoryandControlEngineeringSupervisor：AssociateProf.XuQiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074Hubei,P.R.ChinaJanuary,2014II万方数据III万方数据摘要智能上肢可以帮助上肢残疾者进行获取食物、使用工具等运动，但智能假肢的控制是亟待解决的一个问题，从神经信号中解析出肢体的运动信息，用截肢者的主动意识来控制假肢是智能假肢

3、研究的一个热点。本文以国家自然科学基金重点项目为背景，开发了一套应用于生物神经运动信息分析的多功能实验平台，该平台可以引导实验对象（实验猴）根据实验范式执行指定的伸展抓握任务并对实验过程进行监控。本文设计的实验平台包括机械结构、控制系统硬件部分和控制系统的软件部分。首先根据伸展抓握运动的行为学特征，设计了引导实验对象进行伸展抓握运动的机械结构，包括目标物体设计、舵机的支撑结构及主体部分支撑结构的设计、压力传感器的安装等，不仅能够满足稳定性，还能满足对实验范式多样性的要求。硬件部分的设计采用C8051F020

4、单片机为主控芯片，利用舵机根据实验范式要求改变目标物体位置和方向，采集多路压力传感器信号判断实验猴的手是否到达指定的位置，并利用LED灯提示实验对象所应该完成的实验任务。硬件电路部分包括主控模块、信号采集处理模块和电机驱动模块，控制程序语言为单片机C语言。软件部分主要是基于MFC的综合控制程序，包括参数配置模块、硬件调试模块以及实验过程控制模块。参数配置模块设置实验过程中的各类参数；硬件调试模块检测电机、传感器、LED等的工作状态；实验过程控制模块实时显示实验流程、实验完成情况及各状态参数，上位机与单片机之

5、间的通信通过串口完成。最后，实验平台用于动物实验，对采集到的数据进行处理以验证实验平台是否满足设计要求。关键词：脑认知；实验装置；机械设计；控制系统；单片机IV万方数据AbstractIntelligentprostheticcanhelpthosepeoplewhoseupperlimbsaredisabilitytodosomethingssuchasgetfood,theuseoftoolsandsoon.However,howtocontroltheintelligentprosthesisisan

6、urgentproblemtosolve.Thestudyofusingactiveawarenessofamputeestocontrolprostheticisadevelopmentdirectionwhereweneedtoencodethelimbmotioninformationfromneuralsignal.TheworksinthisthesishavebeensupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina.Wedesignedanex

7、perimentalplatformwhichcaninducesubjectstofinishintendedtrialsandmonitortheexperimentprocess.Thesystemcontainsthreeparts,i.e.themechanicalstructure,thehardwareandthesoftware.Themechanicalstructureincludesthemainbodyframestructure,sensorsandshapedtargetsins

8、talledpart,motorsupportingstructureetc.Thedeviceisdesignedtoresistpotentialdamagefromtheexperimentalsubjects.Inthehardwaredesignpart,wechooseC8051F020microcontrollerasthemasterchip.Motorsareusedtochangethetar