文档介绍：Classified Index: : Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON CONTROL SYSTEM FOR 5-DOF HUMANOID PROSTHETIC HAND Candidate : Zhongbin Fan Supervisor : Prof. Li Jiang Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Mechatronics Engineering Affiliation : School of Mechatronics Engineering Date of Defense : June, 2010 Degree Conferring Institution : Harbin Institute of Technology 摘要- I - 摘要多自由度仿人型假手的研究是机器人领域近几年备受关注的研究课题之一, 该课题的研究具有很大的理论研究价值和潜在市场价值,对于改善残疾人的生活条件以及促进医疗福利事业的发展具有重要的现实意义。本文结合国家“ 863 ”计划项目“高性能仿人型假手”(项目编号: 2009AA043803 )和国家自然科学基金重点项目“新一代仿人型残疾人假手系统及理论的研究”(项目编号: 50435040 ) ,研究了具有力位感知功能、各手指独立驱动新型仿生假手的控制器, 研制了无线传输方式的表面肌电传感器,并对阻抗控制的关键问题进行了研究, 本文还设计了半掌手底层控制器。本文研究的假手是在实验室前几代假手的基础上,结合大量的实验结果和临床反馈信息设计的新型仿人型假手,假手共五个手指,每个手指由一个电机单独驱动,手指有三个关节构成,通过连杆机构实现手指的全耦合。假手尺寸略小于人手,重量约为 420 克。通过对假手要实现的控制功能的分析,采用分层的控制结构:顶层控制器以 DSP 为核心,主要实现人机交互控制;底层控制器采用 DSP+CPLD 方案,主要实现假手本体的控制。本文主要针对假手的底层控制器进行研究,完成运动控制模块和传感器信号处理模块的设计。设计过程中充分考虑了假手的低功耗设计和集成化设计。由于肌电控制是假手的主要控制方式,本文采用自制的基于无线传输方式的表面肌电传感器,构建肌电控制系统,实现假手的肌电控制。本文设计表面肌电信号的拾取和调理模块,2510 设计表面肌电信号采集和无线传输模块,采用时分多址的通信方式,实现点对多点的通信。最后进行基于肌电传感器的假手阻抗控制研究,采用基于位置的阻抗控制方法,分析系统的稳定性,并针对传统阻抗控制过程中阻尼参数恒定存在的问题, 研究阻尼参数在线自适应调节的控制策略,保证系统具有良好的性能。并结合自制的肌电传感器实现了具有局部自主功能的多自由度假手的肌电控制。关键词: 假手;底层控制器;表面肌电信号;阻抗控制 Abstract - II - Abstract The research on multi-DOF (degree of freedom) prosthetic hand is an attentive subject in the fields of robot research recen tly. This study is not only of great theory and market value, but also plays an important role in improving the living condition of the handicapped and the medical welfare of th e whole society. Based on national high technology research and development program “Research on high performance humanoid prosthetic hand”(No. 2009AA043803) and the key program of National Natural Science Foundation of China(N SFC) “Study on humanoid prosthetic hand system and its theory”(No. 50435040), the cont roller for the new humanoid prosthetic hand whose f