【正文】 pazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 （ 4） 選擇 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解機械手關(guān)節(jié)空間的解，常用的假肢逆運動學(xué)求解方法在目標姿態(tài)信息未知的情況下不能求解關(guān)節(jié)空間的解，而基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解方法能很好的解決這一問題。首先介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計的開發(fā)環(huán)境，對 keil 的功能特點作了簡單的說明，其次設(shè)計了控制系統(tǒng)的主程序，畫出主程序流程圖并對主要的功能模塊的程序設(shè)計進行了說明。在以后的運行過程中，這些指令將不再被執(zhí)行。 13 整體控制系統(tǒng)原理 圖 14 4 多自由度多假肢控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 本章主要是針對于機械手系統(tǒng)的軟件部分進行分析設(shè)計。但是這三種控制方式并 不是聯(lián)合使用的而是獨立存在的控制方式，在實際的操作中之能選擇一種方式進行操作。復(fù)位電路如圖 所示 電源電路原理圖 圖 復(fù)位電路原理圖 電機驅(qū)動電路 C8051f020 芯片 I/O 提供的電壓是 ，電機驅(qū)動器所需的正常的工作電壓為 5V，采用上拉電阻將電壓上拉至 5V，保證驅(qū)動電機的正常工作。使用 74LS245 芯片作為反向器，以代替上拉電阻，通過 Port A 和 Port C 兩個接口來連接驅(qū)動器，步進電機和電位器。 假肢的功能特性 假肢是供截肢者使用以代償缺損肢體部分功能的人造肢體，假肢研究的重點是生理信號的提取和對仿生假手的控制。以上各個關(guān)節(jié)同時運動，便可完成相應(yīng)的軌跡運動。國外機械數(shù)的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。多數(shù)此類產(chǎn)品是采用肌電信號作為控制信號源去控制假肢的動作。（王希敏， 1992）。其次介紹了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，選擇 C8051F020 作為系統(tǒng)設(shè)計的核心，介紹了單片機的特點，最小系統(tǒng)和主要的電路模塊。 目前，假肢類型機械手的研究重點是 對于仿生手的控制源的選擇。促進工業(yè)發(fā)展是發(fā)展國民經(jīng)濟的重點，所以，在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，熱處理方面的機械手、重點發(fā)展鑄造，改善作業(yè)條件以減輕勞動強度，在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機械手，有條件 3 的還要研制計算機控制機械手和組合機械手、示教式機械手等。九十年代初，歐美和日本已開始將電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)融合在一起，用于假肢的研究與開發(fā)當中。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。在實際的設(shè)計中，設(shè)計者不僅要考慮諸如幾何尺寸、速度以及承載能力等因素，而且還要考慮到關(guān)節(jié)的數(shù)量和它們的幾何分布。 按鍵 對應(yīng)關(guān)節(jié)的運動 按鍵 對應(yīng)關(guān)節(jié)的運動 S1 手指張開 S7 小臂外擺 S2 手指閉合 S8 小臂內(nèi)合 S3 手腕上仰 S9 大臂外擺 S4 手腕下俯 S10 大臂內(nèi)合 S5 小臂外轉(zhuǎn) S11 大臂前擺 S6 小臂內(nèi)轉(zhuǎn) S12 大臂下落 9 圖 各個按鍵對 應(yīng)控制關(guān)節(jié)的運動 c8051f020 最小系統(tǒng)及外圍電路設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，就是用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)，對 51 系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機、復(fù)位電路、晶振電路 [11]。其中的 C8051F020 單片機含有 64kB 片內(nèi) Flash 程序存儲器， 4352B 的 RAM、 8 個 I／ O 端口共 64 根 I／ O 口線、一個 12位 A／ D 轉(zhuǎn)換器和一個 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器以及一個雙 12 位 D／ A 轉(zhuǎn)換器、 2 個比較器、 5 個 16位通用定時器、 5 個捕捉／比較模塊的可編程計數(shù)／定時器陣列、看門狗定時器、 VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器等部分。在本系統(tǒng)的設(shè)計中使用的抗干擾的方法主要是用電感電容去 掉高低頻的脈沖干擾，合理的配置去耦電容以消去耦合干擾，同時在 PCB 板的設(shè)計中合理的選擇不同型號的電源以盡量減少電源諧波的干擾。產(chǎn)業(yè)標準的Keil C 編譯器、宏匯編器、調(diào)試器、實時內(nèi)核、單板計算機和仿真器，支持所有的 51 系列微控制器。實質(zhì)上就是為程序的運行 15 作準備，建立一個合適的初始狀態(tài)。機械手硬件控制系統(tǒng)是整個設(shè)計最主要的部分，通過對主要的最小系統(tǒng)的設(shè)計和主要模塊的控制，最終在 proteus 的環(huán)境中實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的各個元件的連接。當然在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，導(dǎo)師賈朝川老師對我的指導(dǎo)和教誨對設(shè)計的順利完成是必不可少的，老師的耐心教誨，淵博的專業(yè)知識和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度對我影響深遠。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qvadNuKNamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQc UE% amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*adNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$U*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 （ 3） 選擇更加智能化的傳感器，提高系統(tǒng)的反應(yīng)速度和靈敏度。 圖 電機正反轉(zhuǎn)流程圖 開始 延時 有外部中斷 等待 使用 up date或 down date 16 本章小結(jié) 本章主要介紹了單片機控制機械手控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的設(shè)計。 初始化子程序 初始化就是在程序運行之前，先對 PLC 的一些狀態(tài)作預(yù)置的過程。并簡單介紹了假肢通常會使用的控制方式，最后介紹了系統(tǒng)設(shè)計中主要的干擾因素，并提出了一些抗干擾措施及電路設(shè)計時一些布線和原件排列方式的介紹。 假肢有多種控制方式，可以選擇通過按鍵實現(xiàn)按鍵控制，也可以通過語音識別系統(tǒng)實現(xiàn)語音控制，或者使用腦電控制方式。同時在復(fù)位電路中還添加了上拉去耦電路以防止由于強噪聲而引起的復(fù)位?？刂品绞竭x擇按鍵方式，本設(shè)計中采用 12 個按鍵組成的小鍵盤，六只發(fā)光二管（用于模擬系統(tǒng)所處的狀態(tài)，是轉(zhuǎn)動狀態(tài)還是無動作狀態(tài)），主要由 12 個按鍵完成 6 個關(guān)節(jié)的雙向正反單獨運動，按鍵控制對應(yīng)的關(guān)節(jié)運動情況如表 所示。當選擇前行 /后退運動時，按下啟動按鈕，機械手前行；按下停止按鈕，機械手后退。故根據(jù)仿人型的特性，經(jīng)過研究與設(shè)計制作，設(shè)計出一種 6自由度仿人型假肢，即肩離斷多自由度假肢型假肢（上肢）的結(jié)構(gòu)模型如圖 所示，六自由度的機械手每個自由度處均安裝一個電位器，六個電位器分別反映出連接在一起的兩個部件的相對轉(zhuǎn)動角度或者位移，這六個參數(shù)和機械手三維模型結(jié)合在一起可構(gòu)建機械手的詳細姿 態(tài)示意圖，方便對機械手的各個關(guān)節(jié)的運動進行控制 [4].其肩部轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)是由直流電機經(jīng)減速器減速后，驅(qū)動整個大臂 90 度前后旋轉(zhuǎn)；大臂的內(nèi)外擺動運動采用直線電機驅(qū)動，其中直線電機固定，其旋轉(zhuǎn)螺母在螺桿轉(zhuǎn)動的帶動下實現(xiàn)手臂外向90 度的抬落運動；肘部關(guān)節(jié)擺動采用類似上臂向外擺動的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)小臂內(nèi)向向外 135 度的屈伸運動；小臂轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)采用直流電動機經(jīng)減速器減速后進行驅(qū)動，可實現(xiàn)小臂向內(nèi)向外90 度的旋轉(zhuǎn)運動；手腕俯仰運動關(guān)節(jié)采用直流電機驅(qū)動，經(jīng)減速器減速及一級傘齒輪變后實現(xiàn)手腕向上向下各 50度的俯仰運動；手掌的 開合采用直線電機驅(qū)動，通過連桿機構(gòu)實現(xiàn)手掌的開合運動 [5]。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。目前，市場上已有的假肢形機械手如圖 。它的特點是可以通過編程完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上各有人和機器的各自優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。并闡述所用的模擬軟件 (proteus)以及開發(fā)環(huán)境（ keil）并畫出程序流程圖。目前用于假肢控制的仿生控制信號主要有人體自身的肌電信號、腦電信號、神經(jīng)電信號和聲音等 。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研究機械手智能化技術(shù)，使機械手具有一定的傳感能力，能夠反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。這些因素影響了機械手工作空間的大小和性質(zhì)、機械手結(jié)構(gòu)的剛度以及其他的性質(zhì) [7]。 供電電路部分 整個控制系統(tǒng)是建立在電源供電的基礎(chǔ)上的，需要有穩(wěn)點工作的電源以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。 C8051F020 單片機支持雙時鐘，其工作電壓范圍為 2． 7～ 3． 6V（端口I/O,RST 和 JTAG 引腳的耐壓為 5V。 在連接系統(tǒng)電路時，要合理的配置線路的走向，布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)干擾，注意晶振布線。 Keil μ Vision 調(diào)試器能夠準確地模擬 8051 設(shè)備的片上外圍設(shè)備。當然，這些狀態(tài)在以后的程序中是可以被改變的。 （ 4）設(shè)計了機械手假肢的軟件控制系統(tǒng)。首先對于老師的 付出和教誨表示最誠摯的感謝，其次對于本文所引用的書籍和論文等文獻的原作者也致以由衷的感謝。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。