[发明专利]一种阻尼连续可控型关节的力反馈控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种阻尼连续可控型关节的力反馈控制系统及控制方法，包括处理器模块，处理器模块包括CPU、定时器、计数器、A/D转换接口I、A/D转换接口II、CAN总线接口、RS485串口、T‑M测速单元、PI调节单元和PWM单元，定时器、计数器、A/D转换接口II、CAN总线接口、RS485串口、T‑M测速单元和PI调节单元分别与CPU连接，PI调节单元与PWM单元连接，计数器与T‑M测速单元连接，A/D转换接口I与PI调节单元连接，CAN总线接口和RS485串口分别与计数器连接，本系统能够量测主手关节运动的相对角位移，输出阻尼力矩，使医生感知从手末端的力/触觉信息，操作性好，结构简单紧凑。

主权项

一种阻尼连续可控型关节的力反馈控制系统，包括：处理器模块、光电编码器，其特征在于，还包括：差分/TTL电平转换器、H桥驱动电路、磁粉制动器和霍尔电流传感器；处理器模块包括：CPU、定时器、计数器、A/D转换接口I、A/D转换接口II、CAN总线接口、RS485串口、T‑M测速单元、PI调节单元和PWM单元，其中，定时器、计数器、A/D转换接口II、CAN总线接口、RS485串口、T‑M测速单元和PI调节单元分别与CPU连接，PI调节单元与PWM单元连接，计数器与T‑M测速单元连接，A/D转换接口I与PI调节单元连接，CAN总线接口和RS485串口分别与计数器连接；PWM单元与H桥驱动电路连接，H桥驱动电路与磁粉制动器连接；磁粉制动器与光电编码器连接，光电编码器通过差分/TTL电平转换器与计数器连接；H桥驱动电路与霍尔电流传感器连接，霍尔电流传感器与A/D转换接口I连接；定时器用于CPU的定时中断；CPU用于接收阻尼力矩指令，以及在定时中断时驱动计数器工作；PI调节单元用于读取CPU中接收的阻尼力矩指令，同时接收等效阻尼力矩指令，并输出H桥占空比偏差信号；PWM单元用于接收H桥占空比偏差信号，生成PWM脉冲信号；H桥驱动电路用于接收PWM脉冲信号，并输出激磁电流；磁粉制动器用于接收激磁电流，并根据激磁电流产生阻尼力矩T，阻尼力矩T驱动关节两端的相对角发生位移；光电编码器用于检测关节两端的相对角位移信息，输出数字脉冲数信息和数字脉冲速度信息；差分/TTL电平转换器用于接收数字脉冲数信息和数字脉冲速度信息，输出脉冲数电压信息和脉冲速度电压信息；计数器用于读取脉冲数电压信息和脉冲速度电压信息；T‑M测速单元用于将脉冲速度电压信息作为阻尼力矩指令反馈给CPU；霍尔电流传感器用于检测激磁电流；A/D转换接口I用于接收激磁电流，并转换为等效阻尼力矩Te，反馈给PI调节单元；CAN总线接口和RS485串口用于发送脉冲数电压信息给上位机或接收上位机发送的阻尼力矩指令；A/D转换接口II用于接收外部模拟信号形式的阻尼力矩指令。