[实用新型]FMG比例动态假手调速系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，特别涉及一种FMG比例动态假手调速系统。

背景技术

脑产生活动信号经神经传导至前臂，在肌肉表面产生电信号的同时肌肉形状将发生变化，尤其在四肢处，肌肉膨胀和收缩在表面变化十分明显。其主要特点有：信号幅值大；平稳性好；抗干扰能力强等。FMG信号的幅度大且平稳性好，因此，可用于假手动作控制等。相较而言，肌电信号由于其内在特性，如宽频带、低电压放大等，使其在控制低频活动的电子假肢时存在困难；另外还受其他一些外在因素影响，例如肌肉疲劳、皮肤潮湿等，因此，探索新的信号源控制是假手技术的一个重要研究方向。

目前，国内外在基于肌肉力的假手控制方面的研究取得了一些进展，如2003年美国New Jersey大学的Manjuladevi KUTTUVA等研究人员提出了用8枚FSR(force sensitive resistor)传感器采集信号来控制虚拟假手完成指定的动作；德国慕尼黑工业大学Yuichiro Honda等人通过在前臂阵列式放置54枚FSR传感器，形成54通道的采集系统，采集对应于6中不同手部动作的信号等。国内在这方面的研究起步较晚，哈尔滨工业大学用16个FSR传感器实现了33种手部姿势的识别。但目前市场上还没出现此类实用化的产品。最关键的问题是，这些基于FSR传感器的假手控制均不能实现假手动作的动态比例调速，无法使假手地根据残肢的控制假手抓握速度，从而可以抓起诸如纸杯、鸡蛋类等需要轻握的物品。如果能发明一种可以基于肌肉力大小“随心所欲”地控制假手动作速度的控制系统与方法，无疑对改进现有假手的控制具有重要意义。

发明内容

本实用新型是针对现在假肢控制存在的不足的问题，提出了一种FMG比例动态假手调速系统，对假手速度进行实时调节，控制稳定。

本实用新型的技术方案为：一种FMG比例动态假手调速系统，包括FMG信号传感器组、前置预处理电路放大滤波、自增益电路、A/D转换电路、MSP430控制芯片、光电耦合电路、电机驱动及保护电路和执行机构，FMG信号传感器组紧贴人体表皮，拾取人体FMG信号经过前置放大滤波电路放大滤波，然后处理过的信号进入自增益电路程控放大，然后信号经A/D转换电路进行A/D转换，进入MSP430微处理器综合处理后，输出信号经过光耦隔离电路，输出到电机驱动及保护电路控制执行机构假手。

所述前置预处理电路选用LM324放大器；自增益电路选用集成运放LM324与多路选择开关CD4051；MSP430控制芯片选用MSP430F149芯片；光电耦合电路选择光耦TLP2530；电机驱动及保护电路中的驱动芯片选择L298N。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型一种FMG比例动态假手调速系统，对假手速度进行实时调节，控制稳定，实现产业化目标以及扩大适用者人群。

附图说明

图1为本实用新型FMG比例动态假手调速系统结构框图。

具体实施方式

FMG比例动态假手调速系统包括FMG信号传感器组8、前置预处理电路即放大滤波电路1、自增益电路2、A/D转换电路3、MSP430控制芯片4、光电耦合电路5、电机驱动及保护电路6和执行机构7，FMG信号拾取传感器组8紧贴人体表皮，用于人体FMG信号的引入，经过前置放大滤波电路1放大滤波，然后处理过的信号进入自增益电路2程控放大，完成放大倍数自调节，然后信号经A/D转换路3进行A/D转换，进入MSP430微处理器4，FMG信号经微处理器4综合处理后，输出相应的信号，再经过光耦隔离电路5，输出到电机驱动及保护电路6控制执行机构7假手，实现速度调节。采用光耦隔离可以很好地实现弱电和强电的隔离。另外，如果驱动模块坏了，若没有光耦隔离则控制部分电路可能受损。

前置放大滤波电路1主放大器，选用LM324放大器；自增益电路2选用集成运放LM324与多路选择开关CD4051；控制系统核心——微处理器，选用MSP430F149芯片；光耦隔离电路5选择光耦TLP2530；驱动电路的驱动芯片选择L298N。

系统的比例调速方法：根据采集到的FMG信号时域信息—幅值不同，对控制假手驱动电路的PWM信号占空比进行调节，进而改变假手驱动电路在单位周期内的导通时间，即改变驱动电路电压有效值，最终实现假手速度调节。