基于动态阈值的肌电假手动作控制方法研究

由于构成肌电信号采集电路的电子元器件性能不可能完全对称及干扰信号的存在,有时会导致两路肌电信号发生阈值不一致。这时仍采用固定阈值来对两路肌电信号控制的动作进行判别,会导致动作的误判率增加。为了提高对假手动作判别的正确率,本文提出了利用动态阈值对假手动作进行判别。实验结果表明,利用动态阈值对假手动作进行判别,能够提高对动作判别的正确率达约10%。     

基于肌电信号的仿人型假手控制

提出了一个表面肌电信号运动模式分类器，利用安置在拇长屈肌和指深屈肌上的2个电极所测得的肌电信号，该运动模式分类器能够成功的分辨出拇指、食指和中指的弯曲运动。完成了对所研制仿人型残疾人假手的控制。     

采用肌电信号控制残疾人假手的研究

介绍了采用肌电信号来控制假手的运动。手指部分的设计采用欠驱动机构和耦合原理,控制电路与机械结构进行系统化设计,假手由皮肤表面肌电（EMG）信号进行控制,肌电信号处理运算全部在DSP内完成。研究表明,该控制算法简单,特征识别成功率高。     

仿生电动假手的研究

设计一种带有触觉和滑觉传感器的肌电控制电动假手。触滑觉组合传感器采用PVDF作为敏感材料．柔顺的传感器表面和小巧的尺寸使之能完全应用于仿生假手的手指上。以AR模型特征分析方法与神经网络相结合的方法完成肌电信号的运动模式识别，并在电动假手的控制上，采用肌电信号与触滑感觉信号作为双重控制信号源，取得了良好的电动假手仿生控制效果。     

基于表情辅助的假手脑控方法

针对传统纯意念运动想象脑控范式和稳态视觉诱发脑控范式存在范式训练难度高、设备集成复杂及高成本、不易随身携带等问题,借助表情辅助脑电信号适应性广、识别率高和易于便携化系统集成的优势,提出了基于表情辅助的假手脑控方法;研究构建了一种基于表情辅助的假手便携可穿戴脑控系统,包括硬件选型设计与系统组建,及表情辅助脑电信号分类识别算法和假手控制算法的设计研究与软件模块开发等,实现提眉、皱眉、左撇嘴和右撇嘴4种辅助表情脑电信号的检测识别,对应完成假手的手指张开、手指闭合、手腕内旋和手腕外旋4个动作的控制,并进行在线实验验证。结果表明：基于表情辅助的假手脑控方法不仅优于传统的稳态视觉诱发脑控范式（去掉了系统中原所必须的稳态视觉诱发器）,而且优于纯意念运动想象脑控范式,平均在线识别与控制准确率高于85%。     

基于预抓取模式识别的假手肌电控制方法

为解决多自由度假手肌电控制难题,建立一种人手预抓取模式的在线识别方法,并将其应用至HIT-DLR假手的抓取控制。基于Teager-Kaiser能量算子增幅肌电信号在肌肉动作发起时的变化,引入后处理解决噪声影响,提出一种预抓取发起的在线检测方法。针对人手4种预抓取模式,讨论不同肌电信号分段方法,不同时域特征、频域特征和时频域特征以及多种分类方法所能获得的识别成功率。最终建立了基于波形长度及支持矢量机的最优识别方法,成功率可达95%,延迟小于300 ms。肌电控制试验表明,假手可以准确快速地抓取各种不同形状的物体。     

新型仿人型假手及肌电控制研究

综述了几种新型多自由度仿人型假手的机构、传感系统,并对肌电信号控制方法进行了详细讨论.假手机构及控制的多自由度实现将逐步应用于残疾人康复工程,为其生活带来极大的便利.     

多通道表面肌电无线采集系统设计及实验研究

表面肌电信号(surface electromyogram,sEMG)的采集是仿人假手智能控制研究的重要环节,而便携式表面肌电信号采集装置可使受试者摆脱固定空间和线缆的束缚.研制了一套多通道sEMG无线采集系统.该系统主要由神经电势芯片、DAC、PIC16F628A和XBee802.15.4芯片等组成,其无线采集接收端采用串口与计算机相连.开展sEMG无线采集系统离体测试实验,证明该无线采集系统的可行性和性能,在此基础上设计并开展了基于该多通道sEMG无线采集系统的3名志愿者手部运动sEMG的实时无线六通道采集.实验结果表明,该多通道sEMG无线采集系统可在1 m内实现最高57.6 Kb/s波特率的数据采集,其误码率为8.93 × 10-4,可忽略不计.搭建的多通道sEMG无线采集系统能够实现正常人体在简单手臂动作时的sEMG信号的无线实时多通道采集,为进一步设计在复杂人手运动时sEMG无线采集系统提供了一个有效的硬件平台.     

肌电控制假手新型自动变速系统的分析研究

以肌电控制假手的传动机构为研究对象,提出了肌电控制假手的新型自动变速系统传动方案。考虑传动系统中齿轮副时变啮合刚度,各齿轮的横向、纵向振动及沿啮合线方向振动、中心构件的扭转支撑刚度等建立了新型自动变速系统的传动系统动力学模型,通过轴承将传动系统和结构系统耦合起来,推导建立了"两级行星齿轮-离合器-轴承-外壳体"的肌电控制假手自动变速系统的耦合动力学模型,采用有限元软件中的Lanczons算法分析得到了该系统动力特性,验证了该新型系统传动方案的可行性,从而为肌电控制假手的动态设计和性能分析提供了基础。     

一种肌电假手的自适应模糊控制方法

针对肌电假手的力控制问题,提出了一种基于肌电信号自适应学习的动作识别方法,同时结合模糊神经网络PID控制算法实现肌电信号对假手的控制.设计的肌电信号自适应学习动作识别方法在时域内进行,减小运算复杂度和计算量的同时保证了动作识别精度.采用模糊神经网络PID算法设计了假手握力控制器,在没有位置传感器的情况下保证了假手握力的控制精度.进行了肌电信号动作识别跟踪实验、假手握力跟踪实验、肌电信号控制假手抓取实验,实验结果证明了肌电信号自适应学习动作识别方法和模糊神经网络PID握力控制方法在肌电假手控制中的有效性.     

基于DSP的仿人形假手控制系统研究

为解决假肢手控制系统复杂等问题,将欠驱动技术应用到假肢手的机械结构设计中,整个假手由3个电机驱动,手指结构选用绳索滑轮驱动方式。开展了对机械系统原理和结构的分析,提出了基于DSP的结构简单、开发周期短、具有力反馈的运动控制系统,该控制系统用于驱动各手指动作。介绍了控制系统的硬件实现方法和软件控制流程,硬件主要包括电平转换和传感器信号处理电路,共有两种类型、11个传感器,可为假手自主抓取中的感觉反馈提供数据;软件主要涉及事件管理器、模数转换模块的应用。最后对假手中的压力传感器进行了标定,并进行了假手抓取试验。研究结果表明,基于力传感器反馈的控制策略使得假手能够实现稳定包络抓取。     

高速物料搬运机器人实时控制系统研究

高速物料搬运机器人主要应用在对物料传送有严格时间限制的场合.文中分析了Windows在实时特性上的缺陷,针对系统在实时控制上的需求,讨论了基于RTX的实时控制系统的设计和实现方法,对Windows系统和RTX实时操作系统的实时性能进行了测试分析,完成了高速物料搬运机器人的实时控制系统研制.实验证明,该系统实时性高,工作运行平稳.     

工业机器人控制系统的开放性与实时性研究

针对工业机器人系统对开放性和实时性能的需求,从硬件和软件两方面详细讨论机器人控制器在开放性和实时性上的要求以及目前的研究进展,并从这两方面构建了基于ARM7微处理器运动控制板的SCARA机器人的控制系统,充分利用嵌入式技术、CAN总线技术、SoC技术等多项技术,同时将RTAI(Real Time Application Interface)和uClinux相结合组成双核嵌入式实时系统,保证系统具有较强的开放性和硬实时性,最后通过实验验证了系统的可行性和较好的实时性能.     

假肢手恒定力量输出的诱发肌电反馈控制研究

肌电假肢手的连续动态控制有益于提高假肢手的使用性能和用户对假肢手的交互控制能力,产生持续稳定的力量是假肢手需要完成的一种常见任务,但是疲劳、注意力分散等诸多因素都可能导致肌电信号发生变化从而影响假肢手稳定力量输出。本文提出了一种基于电刺激诱发肌电的假肢手稳定力量输出控制方法,通过电刺激尺神经诱发肌电信号对假肢手恒定力量输出进行持续控制。为验证方法可行性,招募了7名健康被试,首先测试了稳定抓握过程中注意力分散对屈肌肌电活动水平的影响,并确定电刺激强度与诱发肌电(M波)幅度的关系模型;在此基础上,测试了电刺激在注意力分散过程中是否能诱发出预期的肌电信号。结果表明注意力分散会引起肌电信号幅度下降,通过电刺激方法可以得到恒定的肌电输出;同时,通过调节刺激参数可以控制诱发肌电强度,可为肌电假肢手的稳定力量输出提供有效的控制信号。     

基于肌电控制的灵巧手及其控制系统设计

针对传统工业/农业机器人在末端执行器结构上的局限性,在结构设计过程中改变了传统的以刚性结构为核心的设计方案,将气动柔性驱动器(FPA)作为基础,并以人手部结构为原型结合其关节的运动特性,设计出了新型灵巧手;同时,针对传统机械手动作方式单一、欠缺灵活性的问题,将肌电信号(EMG信号)引入到灵巧手的控制策略中,提出了以肌电信号控制的方式,实现了对灵巧手的操作;在保证控制精度的基础上,通过模拟人手动作方式,增加了灵巧手的运动形式。实验结果表明,该仿生灵巧手控制系统的控制精度达到98%,该灵巧手控制方法的可行性由此得到了验证。     

基于dSPACE实时仿真的无刷直流电机控制系统

通过无刷直流电机控制系统的设计及在线仿真过程,介绍了基于dSPACE的半实物仿真技术。实验证明,dSPACE提供的半实物仿真开发平台可方便快捷地构建控制系统的模型,完成控制系统的设计和调试。显示了dSPACE实时仿真平台与传统开发工具相比有其自身的特点和优势,可成为开发系统或控制器设计的又一选择。     

微机控制电机实时测速系统

在很多与电机控制相关的工业过程中．都需要有一个在较大速度范围内具有分辨率高、响应快捷准确的测速系统。本文给出了一种AT89S52单片机控制的数字式电机实时测速系统．在实际应用中获得了较好的效果。文中详细介绍了测速系统的基本原理．同时给出了系统的软硬件设计方法。     

Creative mechanism design for a prosthetic hand

In this paper, an auxiliary methodology called the creative mechanism design is introduced into the innovation of gripping devices for prosthetic hands. This methodology is a systematic approach based on modification of existing devices for the generation of all possible topological structures of mechanisms and mechanical devices. An existing gripping device (Teh Lin ATG-5F prosthetic hand) constructed by a planar six-bar linkage with one degree of freedom is dealt with by using this methodology. Through the processes of generalization, number synthesis, specialization and particularization for the existing design, five new mechanisms are created in this study to apply to anthropomorphic prosthetic hands. The results show that the methodology for creative mechanism design is a powerful tool for creating new categories of mechanisms to avoid existing designs that have patent protection and can help designers in the conceptual phase. Also, this methodology is validated as a useful way to improve prosthetic hands for amputees.     

堆垛机实时控制系统优化设计

分析固定速度运行控制系统的优缺点,从节能角度提出用USS协议实现频率动态实时控制的优化方案。利用STEP7进行下位机系统可编程逻辑控制程序设计。上位机利用组态王6.5进行变量的实时监测与控制。利用PC-ACCESS进行PROFIBUS系统通信网络的设计。最后通过状态图及程序监控单步调试、上位机离线调试、系统联调,实现系统的可靠运行。