基于微控制器的智能假手控制系统研究

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1、论文题目基于微控制器的智能假手控制系统研究专业学位类别工程硕士学号201050301013作者姓名杜比指导教师陈勇副教授分类号密级注1UDC学位论文基于微控制器的智能假手控制系统研究（题名和副题名）杜比（作者姓名）指导教师陈勇副教授电子科技大学成都贺江平高级工程师芯全微电子责任有限公司成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称集成电路工程提交论文日期2014.03论文答辩日期2014.05学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。Researchonintelligentprosthetic

2、handcontrolsystembasedonMicrocontrollerAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofengineeringAuthor:BiDuAdvisor:Prof.YongChenSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-stateElectronics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已

3、经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要20世纪后期，工业技术日新月异，尤其是生物，计算

4、机，机械，材料等领域的迅猛发展，假肢技术也取得了过去难以想象的长足进步。机械假肢，肌电假肢，脑电假肢纷纷进入了人们的视线甚至已经进入了人们的生活。其中最为优秀的公司目前已经生产出了一些功能强大，外型美观的智能肌电假手，帮助很多手部残疾的人士回到了正常生活中来。然而这些国外著名的假肢生产商却由于地域，国情，经济条件等原因，对我国的智能假肢研发和广大残疾人士的帮助却相当有限。本文将详细归纳和阐述基于微控制器的智能假手控制系统研究的过程和方法，肌肉电信号的拾取，放大，滤波，关键信号分析，PID算法电机控制方式和控制系统硬件设计的过程。以及将来在该模型的基础上成为具体产品的设计原则、技术方案和市场前景

5、，从而完成对基于微控制器的智能假手控制系统的研究工作。肌电信号的拾取使用贴装在人体表面，具有无创伤，易安装，对信号源干扰小等特点的表皮肌电采集装置。选用德州仪器公司的仪表放大器INA129对频率普遍在50～300Hz，幅值普遍在50μV～500μV的低频交流非平稳随机信号进行了放大。使其达到V极，可由微控制器对其进行识别和分析处理。并且通过两级放大，和50Hz工频带阻滤波器，低通滤波器，高通滤波器三级滤波后，提取50～300Hz以内的有效肌电信号。使用逐次逼近法方式的AD7862模拟/数字转换器，将属于模拟信号的肌电信号转换成为可被数字信号处理器识别的数字信号。并使用频域分析的方法，对各个不同

6、的肌电信号进行分析处理，得到不同的运动方式指令。通过微控制器对电机执行系统进行控制。微控制器的控制方式选择经典的比例积分微分控制算法，参数容易调节，不必求出被控对象的数学模型便可调节被控系统，是一种可靠的控制方式。本次研究的智能假肢控制系统具有结构相对简单，控制方式容易，生产成本可以得到很好的控制，为解决现实问题提供了参考。关键词：微控制器，肌肉电信号，PID算法，电机控制IABSTRACTABSTRACTInthelate20thcentury,industrialtechnologyadvances,especiallytherapiddevelopmentofbiology,comput

7、ers,machinery,materials,andotherareasofprosthetictechnologyhasmadeincrediblestridesinthepast.Mechanicalprostheses,myoelectricprostheses,prostheticEEGhaveenteredthepeople'sattentionandevenhasenteredpeo