可穿戴助力機器人傳感器信號預測算法和控制器的設計.pdf

1、本文是在國家自然科學基金“可穿戴型智能助力機器人技術研究”(No．60575054)和國家863項目“可穿戴型助老助殘機器人示范平臺”(No．2006AA040204)的資助下完成的。 本文的主要內容如下： 1.基于時間序列分析的傳感器信號預測算法的設計：針對預測算法的運算量小、精度高、可在線使用等要求，構造了一種新穎的基于時間序列分析的傳感器信號在線預測算法。該算法由自回歸(AR)模型、遞歸最小二乘法(RLS)和最小預

2、報誤差準則(FPE)組成。 2.預測算法實現的軟硬件系統設計：針對預測算法實現系統實時、高速的的要求，設計了相關的軟硬件系統。該系統的硬件部分由信號調理電路和信號采集、處理和傳輸電路組成。系統的軟件設計包括上位機部分和下位機部分，其中下位機部分主要是單片機中軟件的編寫；上位機部分是采用了VC++與MATLAB混合編程來實現預測算法。 3.傳感器信號預測算法的仿真和實驗：首先使用了MATLAB來計算預測算法的結果，通過預測

3、值與實測值進行比較，驗證了該在線預測算法的有效性，同時也推導出預測誤差與預測步長之間的關系。最后，我們采用了上面設計的系統來進行實驗，實驗結果充分驗證了該算法的有效性和實用性。 4.可穿戴助力機器人運動控制器設計：針對控制系統的體積小、重量輕、集成度高、擴展性好等要求，我們設計了第一代直流伺服電機運動控制器。該控制器采用了嵌入式系統設計，集成度高，可以通過串口與計算機進行通信和實現調試，為今后的整個嵌入式控制系統設計打下了基礎。