[发明专利]一种用于人体指关节助力及康复设备的运动控制器

说明书

本发明公开了一种用于人体指关节助力及康复设备的运动控制器，包括主控部件MCU、信号调理电路、电流采样电路、H桥驱动电路、上位机、压力传感器和液晶显示屏，所述主控部件MCU采用STM32F103VC芯片；信号调理电路由滤波电路和运算放大电路组成，用于接收压力传感器的压力反馈信号，并对压力反馈信号进行调理；电流采样电路用于实现电机电流采样，并将采样的电流信号转换成电压信号；H桥驱动电路依据PWM信号导通或关断MOSFET，改变施加在电机两端的电压，实现电机的运动控制；液晶显示屏用于实现人机交互。上述运动控制器简化了电路设计，使整机系统轻巧便携、操作简单，从而方便使用。

技术领域

本发明涉及指关节康复设备技术领域，尤其涉及一种用于人体指关节助力及康复设备的运动控制器。

背景技术

目前，可穿戴式智能人体指关节助力及康复设备主要用于手部不协调患者的康复训练和手部力量衰减的老年人的助力，其中运动控制器是可穿戴式智能人体指关节助力及康复设备的核心组成部分，一般由控制部分、驱动部分和人机交互部分组成，主要实现可穿戴式智能人体指关节助力及康复设备末端执行器的运动控制。

现有技术的运动控制器一般采用分层控制策略，由底层控制系统和顶层控制系统组成，底层控制系统负责具体控制，采用FPGA作为核心处理器。FPGA控制5个电机，同时完成传感器和编码器数据的采集和传输，数据上传时，FPGA将采集到的数据打包后通过LVDS发送给顶层控制系统，同样来自顶层的控制命令下行发送给底层，由它解包分配控制命令；顶层控制系统负责级别比较高的控制，使用了适合密集型计算和多任务处理的异构双处理器构成系统，使其分别承担两类任务，并通过一种处理器独有的HPI总线通讯方式完成两处理器之间的数据传输，上述控制系统的方案较为复杂，导致体积较大，操作复杂，需要专业人员进行辅助，不适合居家使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于人体指关节助力及康复设备的运动控制器，该运动控制器简化了电路设计，使整机系统轻巧便携、操作简单，从而方便使用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于人体指关节助力及康复设备的运动控制器，所述运动控制器包括主控部件MCU、信号调理电路、电流采样电路、H桥驱动电路、上位机、压力传感器和液晶显示屏，其中：

所述主控部件MCU采用STM32F103VC芯片，该芯片采用Cortex-M3内核，集成了定时器、脉冲宽度调制PWM、通用异步收发传输器UART、串行外设接口SPI、控制器局域网络CAN、通用串行总线USB、数模转换模块D/A、模数转换模块A/D；

所述主控部件MCU用于分析并处理来自所述压力传感器的信号，根据分析结果输出信号给所述H桥驱动电路，根据所述电流采样电路输出的信号控制电机输出恒定力矩；通过SPI模块与所述液晶显示屏通信，实现参数的读写；通过UART模块与所述上位机通信，实现相关信息的上传；

所述信号调理电路由滤波电路和运算放大电路组成，用于接收压力传感器的压力反馈信号，并对压力反馈信号进行调理，并将调理后的信号输入至所述主控部件MCU的模数转换模块A/D中；同时用于所述电流采样电路输出电流信号的调理，并将调理后的信号输入至所述主控部件MCU的模数转换模块A/D；

所述电流采样电路用于实现电机电流采样，并将采样的电流信号转换成电压信号，经过所述信号调理电路调理后输入至所述主控部件MCU的模数转换模块A/D；

所述H桥驱动电路依据PWM信号导通或关断MOSFET，改变施加在电机两端的电压，实现电机的运动控制；

所述上位机通过UART串口与所述主控部件MCU通信，实现康复数据的上传；