[发明专利]一种智能义肢的控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能义肢技术领域，具体地说，涉及一种利用表面肌电传感器及触碰传感器对智能义肢进行控制的控制系统。

背景技术

肌电义肢是利用人体肌电信号进行控制的电动假肢，其工作原理是将残肢肌肉收缩时产生的肌电信号由皮肤电极引出，经过生物电放大器放大后控制微型直流电机运转，驱动假肢动作。由于肌电义肢的运动接受大脑指挥,它除了具有电动义肢的长处外,还具有直感性强、控制灵活和使用方便等优点,是现代假肢的发展方向。

目前，肌电义肢中常用的三通道表面肌电传感器，在使用时，往往需要用两块9V电池串联后，再接入肌电传感器信号采集模块进行供电。然而，控制用的小型单片机，往往需要采用5V直流供电。这样一来，多种电源使用要求，使得智能义肢体积结构复杂、重量增加，并且，9V电池用完后的更换，也造成了义肢结构设计的复杂性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种智能义肢的控制系统，以解决上述的技术问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种智能义肢的控制系统，其特征在于：包括构成运算子系统的单片机、构成感知子系统的肌电信号采集模块和触碰传感器、供电子系统，以及驱动电机；所述供电子系统由可重复充放电的直流充放电装置与升压模块构成，从该供电子系统中可获得控制系统工作所需的多段电压。

进一步地说，所述直流充放电装置为放电电压为5V的可充电电池；所述可充电电池的+5V输出端与升压模块的In+引脚相接；所述可充电电池的GND端与升压模块的In-引脚相接；从供电子系统中可获得锂电池输出端的0-5V电压、升压模块升压后的0-10V电压和升压模块升压前后构成的5-10V电压；将升压模块升压前后所得的0V、5V、10V电分别接入肌电信号采集模块的-vs、GND、+vs，对肌电信号采集模块进行压差供电；将肌电信号采集模块的sig脚和另一GND脚接入单片机，将由表面电极采集的肌电信号经肌电信号采集模块处理后传输给单片机；由于肌电信号采集模块上的两个GND端绝对电压为5V，为了避免单片机上所用5V电势差造成系统短路，单片机的供电采用5-10V段电压，即单片机上的各GND引脚上绝对电压均为5V。

再进一步说，所述驱动电机是由单片机直接控制的微型直流电机，通过驱动电机的驱动，实现智能义肢的最终动作。

再进一步说，所述触碰传感器的一端接入到单片机的触碰传感信号接入引脚上，另一端通过下拉电阻接入到单片机的GND端；所述触碰传感器对智能义肢进行数字量信号控制，以确保义肢在肌电信号受到干扰或其他工作不稳定的情况下能够正常使用。

更进一步说，所述锂电池的+5V输出端与升压模块的In+引脚之间设置有自锁按钮，所述自锁按钮为总电源开关控制系统供/停电。

有益效果：与现有技术相比，本发明由单片机作为控制运算处理部分，触碰传感器和肌电信号采集模块用于采集信号并将处理后信号传输给单片机，可充电电池和升压模块用于对系统进行多电压供电，驱动电机作为执行部分并最终驱动义肢执行相应动作。本发明在满足多电压供电的前提下避免了多电源的使用，以可充电电池取代需更换的干电池，从而减轻控制系统的重量，优化控制系统的接线结构，进而为智能义肢的结构设计提供更为广阔的空间。

附图说明

图1为本发明的电路原理连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

参照图1，本发明所述的智能义肢的控制系统，包括构成运算子系统的单片机、构成感知子系统的肌电信号采集模块和触碰传感器、供电子系统，以及驱动电机；所述供电子系统由可重复充放电的直流充放电装置与升压模块构成，从该供电子系统中可获得控制系统工作所需的多段电压。具体地说：

所述直流充放电装置为放电电压为5V的可充电电池，可充电电池的“+5V”通过自锁按钮后接入升压模块的“IN+”和单片机的供电“-”端，可充电电池的“GND”接入升压模块的“IN-”。升压模块升压后，其“out+”端电压升至+10V。

输出的+10V电一端接入单片机“+”端，单片机上即可由升压模块“In+”前端输入的+5V和升压模块“Out+”后端输出的+10V形成5V电势差进行供电。