基于ARM的嵌入式智能人工腿手持控制系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、智能人工腿是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的具有高性能的新一代假肢，與普通假肢相比，它能根據(jù)外界條件變化和工作要求，自動地調(diào)整假肢系統(tǒng)的參數(shù)，使其運(yùn)動自如，工作可靠，因而具有更好的仿生性能。開展該課題的研究對于幫助腿部截肢者回歸主流社會，減輕社會及其家庭負(fù)擔(dān)具有重要意義。 智能人工腿的控制系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成，即手持控制系統(tǒng)和腿上控制系統(tǒng)。腿上控制系統(tǒng)主要用來改變智能人工腿的擺動速度，其中的各種控制參數(shù)都是通過手持控制系統(tǒng)來進(jìn)行設(shè)置。以前

2、研制的智能人工腿，在控制方面存在諸多不足，比如，手持控制系統(tǒng)多采用8位單片機(jī)作為處理器，速度慢，功耗大且系統(tǒng)開發(fā)難度較大，可擴(kuò)展性差。通信方式采用的是串口有線通信，操作不便且容易出故障。另外，用于控制氣缸內(nèi)針閥開度的腿上控制系統(tǒng)采用的是由步進(jìn)電機(jī)所構(gòu)成的開環(huán)結(jié)構(gòu)，位置精度不高。 針對以上不足，我們在設(shè)計智能仿生人工腿CIP-I Leg控制系統(tǒng)時做了如下改進(jìn)：第一，選用Samsung公司的基于ARM7TDMI體系結(jié)構(gòu)的微處理器S3

3、C44BOX作為手持控制系統(tǒng)的CPU，并結(jié)合外擴(kuò)存儲器和必要的電路單元構(gòu)成系統(tǒng)硬件平臺。S3C44BOX高集成度的特點(diǎn)使得系統(tǒng)功耗和體積大大降低，運(yùn)行也更加可靠。第二，通過向S3C44BOX植入實(shí)時操作系統(tǒng)μCLinux和相關(guān)應(yīng)用程序構(gòu)成完整的嵌入式控制平臺，在保證手持控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時也大大提升了其可擴(kuò)展性能。第三，采用無線紅外通信的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的串口有線通信，這樣既簡化操作又確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第四，我們將步進(jìn)電機(jī)改為直流伺服電機(jī)