[发明专利]一种智能假手控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种智能假手控制系统。

背景技术

长期以来，由各种疾病、工伤、自然灾害、交通事故等原因导致的肢体残疾患者成千上万，由于肢体的残缺，残疾人在工作、学习和生活中有诸多不便，而假肢正是帮助这些肢体残疾人部分恢复其肢体功能的主要方法之一，因此假肢的需求量很高。由于上肢残疾占了肢体残疾的很大比例，假手的需求也是与日俱增。因此，研究和开发假手的控制及监测对帮助肢体残疾人士自理、提高其生活品质有重要意义。

现有的假手控制系统大都包括信号采集、主控、驱动等模块，但一个设计出来的假手控制系统只能控制特定的假手，假手驱动电机的型号、功率、额定电压是固定的，更换假手就要更换控制系统，假手控制系统不具有通用性。并且，大多数假手控制系统反馈功能不全面，速度检测、过流保护、过流警告、通信及显示模块缺失或部分缺失。同时，假手运行过程中的监测功能比较缺乏，目前大都是通过目视来观察假手的运动，即使一些系统有显示模块，也不能实时有效的显示假手的速度、位置信息及其变化情况。

发明内容

本发明提出了一种智能假手控制系统，其通过设置信号采集模块、信号处理模块、主控模块、电机驱动模块和电源模块，在电源模块中设置二级电压转换分开供电，并为第一级电压转换中通过更改电子元件的参数实现不同的电压输出，实现了对驱动电机和主控模块之间的电流隔离，避免驱动电机对主控模块的影响；同时，不同电压的输出能够保证控制系统对不同型号的假手进行控制。

为实现上述设计，本发明采用以下技术方案：

一种智能假手控制系统，包括驱动电机，还包括：信号采集模块、信号处理模块、电源模块、主控模块、电机驱动模块；

所述信号采集模块，用于通过肌电电极采集手臂表面的肌电信号；

所述信号处理模块，用于将所述肌电信号进行滤波和放大后发送到所述主控模块；

所述主控模块，用于将接收到的肌电信号进行动作分类计算后得到控制驱动电机工作的控制信号并将所述控制信号发送到所述电机驱动模块；

所述电机驱动模块，用于根据所述控制信号控制驱动电机运动；

所述电源模块，包括二级电压转换，其中第一级电压转换和第二级电压转换分别为驱动电机和主控模块供电，所述第一级电压转换为通过更改电子元件的参数值提供不同输出电压的电压转换。

其中，还包括电流反馈模块，所述电流反馈模块包括采样电路、放大器、比较器和保护电路；所述采样电路从所述电机驱动模块中获取采样电流，所述放大器将所述采样电流进行放大；所述比较器比较放大后的采样电流和预设的电流值大小，所述保护电路在所述放大后的采样电流超出预设的电流值大小时停止驱动电机运转。

其中，还包括报警模块，所述报警模块在所述放大后的采样电流超出预设的电流值大小时发出警报。

其中，还包括通信模块、速度检测模块和实时监测装置，所述实时监测装置通过通信模块与所述主控模块相连；所述速度检测模块用于检测所述驱动电机的速度、转向和位置的信息并将所述信息通过主控模块、通信模块发送到实时监测装置；所述实时监测装置用于显示所述信息、根据所述信息建立假手的连杆机构模型并将所述连杆机构模型在实时监测装置中显示；所述实时监测装置还用于设定假手的位置、运行速度，根据逆运动学计算出实现该位置各驱动电机对应的位置、速度信息并根据计算出的信息控制各驱动电机运行，同时对比运行过程中检测到的转速、转向和位置的信息，调整计算出的信息实现速度、位置的闭环控制。

其中，所述速度检测模块设置有将速度、转向和位置信息编码的增量式编码器；所述主控模块的MCU的型号为TMS320F28335。

其中，所述信号采集模块的芯片型号为ADS1198。

其中，所述电机驱动模块的芯片为H桥芯片。