動力式助行器的控制系統(tǒng)設計.pdf

1、助行器是機器人技術的一個分支，它涉及人機工程學、機器人技術、機械電子學和計算科學等領域，也是國內外研究的熱點。動力式助行器是一種為下肢癱瘓者提供助力行走的人機一體化的機械裝置，由于該裝置服務對象的特殊性，所以與一般的機械裝置的控制系統(tǒng)相比，動力式助行器對控制系統(tǒng)的性能提出了更高的要求。
　　本文開始先深入的分析了人體下肢運動機理后，然后提出了對人體下肢行走過程中起重要作用的有十個自由度，并進行驅動方案的設計。這樣使穿戴動力式助行器

2、的人在行走過程中盡可能地與正常人體下肢的行走步態(tài)一致，從而為下肢癱瘓者提供舒適和高效的行走方式。
　　在考慮動力式助行器對控制系統(tǒng)性能的特殊要求后，本文提出了通過TWI總線通信對十個自由度進行協(xié)同運動控制:PC為上位機、用一個高速數(shù)字信號處理器ATmega128單片機作為下位主機和兩個高速數(shù)字信號處理器ATmega128單片機作為下位從機，從而構成控制系統(tǒng)的主體。并且從Simulink仿真和Proteus仿真的結果，對方案進行了可

3、行性分析。基于上述動力式助行器的控制系統(tǒng)方案，本文主要研究了動力式助行器的機械結構與其控制系統(tǒng)的匹配性，以及對動力式助行器進行了運動學分析和控制基礎理論的計算。重點論述了動力式助行器控制系統(tǒng)的設計，控制系統(tǒng)的設計也是本課題的難點:就是主從機通過TWI通信使十自由度協(xié)調運動。本文的最后一章通過使用Proteus仿真軟件來驗證主從機的TWI通信后，順利的完成了電機的協(xié)同運動。
　　本文設計的動力式助行器的控制系統(tǒng)具有一定的合理性、較高