一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，该机器人包括手部震颤模拟系统、震颤激励系统、震颤运动检测系统、信号处理与控制系统。本发明提出一种利用机械机构模拟腕关节震颤运动的机器人装置。手部震颤模拟系统工作时，震颤运动检测系统感知手部震颤模拟系统的运动信息，验证现有的“震颤”运动与控制算法所要求的“震颤”运动是否一致；通过信号处理与控制系统的作用，可以改变手部震颤模拟系统的幅度和频率，使该机器人产生所需要的震颤运动。有效地解决了出于安全和技术原因无法多次在真实的震颤患者身上验证震颤策略的问题，对于新的震颤抑制策略的研究具有重要的作用。
【专利说明】一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人
[0001]
【技术领域】
本发明属于医疗机器人领域、实验机器人领域，具体是指一种用于模仿人体腕关节震颤运动的三自由度全驱动震颤仿真机器人平台。
[0002]
【背景技术】
[0003]震颤是一种不自主的、有节律性的、近似正弦往返摆动的肢体运动。40岁以上的中老年人有5%的人患有震颤疾病，特别是帕金森氏病，为近一二十年发病率呈上升趋势的常见病，患病率每10万人西方106-307人，亚洲为44-82人，非洲31-58人，60岁以上人群中PD的患病率约达1%。震颤常见与人的肢体特别是手臂，影响精细动作、书写和餐饮，严重时可对病人的日常生活、工作、社会交往等带来诸多不便。尽管目前国内外很多研究机构对震颤研究很多年，但总的来说，存在如下问题:1.由于目前震颤的机理和起源至今尚未明确，对于震颤的治疗大多采用探索性方式，无法从根本上治愈；2.各种治疗药物虽能使震颤患者的临床症状在一定时间内获得一定程度的好转，但均不能阻止本病的自然进展，且各种药物都有不同程度的副反应，因而限制了其自身在临床上的应用；3.目前，一些较为先进的疗法尚处于研究阶段，虽然实验证明能较明显的提高该病的临床缓解率，减少了副作用，但也存在价格昂贵、远期疗效尚难肯定等问题。
[0004]研究表明，除了常规药物治疗之外，生物力加载(b1mechanical loading)、功能性神经肌肉刺激(Funct1nal neuromuscular stimulat1ns, FNS)技术以及康复训练等是抑制震颤运动的有效措施。生物力加载技术是一种通过外部系统向人体施加机械负载，旨在改变肢体的肌肉-骨骼系统生物力学特征的技术，通过向神经肌肉系统的外围终端(例如“四肢”)施加“定量”的机械负载，可以有效改变震颤运动的状态，补偿或者抵消引起手臂震颤振动响应，达到抑制腕关节震颤的目的。
[0005]“非药理学”震颤运动抑制的研究主要开展手臂震颤识别与实时建模、震颤信号提取与处理、震颤运动抑制策略以及构建震颤抑制实验装置等方面的研究。震颤抑制措施的研究主要集中在震颤运动的“表象”——震颤信号。出于安全性和震颤抑制策略的实验要求考虑，这里需要设计一种可以模拟人体腕关节震颤运动的机器人装置，用于模拟手部震颤运动。设计这种装置的目的和优点在于:1)通过控制电机的转速，可以调节假肢手部的震颤幅度和频率，模拟任意频率的震颤运动；2)通过外加震颤抑制信号，可以改变假肢手部的震颤幅度和频率，以验证震颤抑制措施的有效性和安全性，有效的解决由于安全和技术原因无法多次在真实的震颤患者身上验证震颤策略的问题。
[0006]James Z, Zhang,在 “Detect1n of Involuntary Human Hand Mot1ns UsingEmpirical Mode Decomposit1n and Hilbert - Huang Transform” 文章中，设ii 种两自由度的手臂震颤模拟平台，主要有三部分组成:震颤模拟发生器，传感器接口和数据采集装置。震颤模拟发生器用于产生手臂震颤信号，并且用一个3轴加速度传感器网络。为了仿真手臂的震颤运动，这种装配主要利用安装在手臂旁边的推式电磁铁来模拟震颤运动。但是，由于设计上的缺陷，这种手臂震颤模拟平台存在如下缺点:1)只能模仿两个方向的手臂震颤运动，对震颤运动的分析工作不完善；2)由于仅安装了加速度传感器来采集运动信号，导致震颤运动信号的表现特征过于单一。
[0007]申请者在“基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究” 一文中，设计了一种可以模拟人体震颤运动的机器人装置。该平台可以实现两自由度的手臂运动，可以产生频率1-20HZ的震颤运动。这种平台的优点在于:通过控制电机的转速，可以调节假肢手臂的震颤幅度和频率，模拟任意频率的震颤运动。但是，由于机械装置设置上的局限性，这个平台只能模仿前臂上下运动和前臂的旋内/外运动。这导致其对震颤运动的仿真不完善。
[0008]
【发明内容】
针对现有“非药理学”手臂震颤抑制策略的存在的问题和不足，本发明公开一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，在应用某一种震颤抑制策略进行人体实验时，首先在该机器人上进行仿真实验，既能验证该方法的正确性，又能提高该方法的安全性，解决了进行震颤抑制策略验证时需要多次采集震颤患者手部震颤信号的问题，大大缩短了新方法的研究进程。
[0009]
本发明的技术方案是:一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，包括手部震颤模拟系统、震颤激励系统、震颤运动检测系统、信号处理与控制系统；手部震颤模拟系统包括工作台、设于工作台上的假肢手部、手部内外扭转机构、手部上下运动机构和手部旋转机构；震颤激励系统包括用于实现手部内/外扭转运动的直流电机系统，用于实现前臂上/下运动的直流电机系统和用于实现手部旋转运动的直流电机系统；震颤运动检测系统包括手指三维加速度传感器和手背惯性传感器单元，通过柔性连接装置分别安装在手指和手背；信号处理与控制系统固定在工作台上；所述假肢手部通过手部内外扭转机构外罩与震颤激励系统连接；所述手部内外扭转运动直流电机系统包括手部内/外扭转运动直流电机、手部内/外扭转运动直流电机减速系统以及刚性固定装置-旋转电机安装座；所述手部上/下运动直流电机系统包括俯仰电机安装座、俯仰轴、俯仰电机安装法兰、俯仰运动直流电机、俯仰运动直流电机减速器和刚性连接构件；所述手部旋转直流电机系统包括绕X轴旋转电机安装座、偏转电机安装法兰和偏航驱动电机。
[0010]所述刚性连接构件包括刚性固定装置-旋转电机安装座、刚性连接构件和偏转电机安装法兰。
[0011 ] 所述手部内外扭转机构包括刚性固定装置-旋转电机安装座，手部内/外扭转运动直流电机减速系统和手部内/外扭转运动直流电机；所述手部内/外扭转运动直流电机通过手部内/外扭转运动直流电机减速系统、扭转电机安装法兰和旋转轴与假肢手部相连接，通过刚性连接构件和与手部上/下运动机构相连接。所述手部上/下运动机构包括俯仰电机安装座、俯仰轴、俯仰电机安装法兰、俯仰运动直流电机、俯仰运动直流电机减速系统和刚性连接构件；所述俯仰运动直流电机通过俯仰电机安装法兰固定在俯仰电机安装座，俯仰运动直流电机减速系统通过刚性连接构件与手部旋转机构相连接。所述手部旋转机构包括绕X轴旋转电机安装座、偏航运动直流电机安装法兰、偏航运动直流电机减速系统和偏航运动直流电机；所述偏航运动直流电机通过偏航运动直流电机安装法兰固定在X轴旋转电机安装座，并最终固定在工作台上，实现假肢手部的绕水平面X轴的旋转运动。
[0012]
所述的震颤运动检测系统还包括假肢手部内/外扭转运动直流电机编码器、假肢手部上/下运动直流电机编码器和假肢手部旋转运动直流电机编码器，分别用于测量假肢手部内/外扭转运动电机、假肢手部上/下运动电机和假肢手部旋转运动电机的实际转动位置；
所述假肢手部惯性传感器单元，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置固定在假肢手部处，用来获取:a)手部上下运动的位移、速度和线加速度；b)手部旋内/外运动的角位移、角速度和线加速度；c)手部左右运动的位移、速度和线加速度；
所述三维加速度传感器由假肢食指三维加速度传感器、假肢中指三维加速度传感器和假肢无名指三维加速度传感器构成，分别用于测量食指、中指和无名指的三维加速度值。
[0013]
所述信号处理与控制系统包括信号处理系统、信号控制系统、执行系统以及PC级计算机控制系统。
[0014]所述信号处理系统是以TMS320VC5402为核心的16位DSP信号处理系统，通过GP1 口实时采集假肢指端三维加速度传感器和手背惯性传感器单元的信息；
所述信号控制系统是以Intel PXA270为核心的32位ARMlO微处理器信号控制系统；所述执行系统用于执行信号控制系统产生的电机控制命令，电机控制利用S0FTING公司的CAN通信卡与FAULHABER MCBL 3003 S/C电机驱动器进行通信，分别控制前臂内外扭转运动直流电机、前臂上下运动直流电机和前臂旋转运动直流电机；
所述PC级计算机控制系统，采用MATLAB/SMULINK以及DSPACE公司的DSPACE1104在线仿真控制系统，与信号控制系统进行通信。
[0015]所述的手部内外扭转运动直流电机、手部上下运动直流电机和手部旋转运动直流电机，均采用FAULHABER公司的2036U036B直流无刷电机；所述的手部内外扭转运动直流电机减速系统，手部上下运动直流电机减速系统，手部旋转运动直流电机减速系统均采用Harmonic 减速器 CSD-14-100-2UH。
[0016]
本发明的有益效果:
其一，结构简单、仿真程度较高。本发明采用集成化结构，机械装置、驱动系统、控制器等都固定在一块工作台上，体积较小，便于移动；手臂震颤模拟系统可以实现假肢前臂内/外扭转运动，用于实现假肢前臂上/下运动，用于实现假肢前臂旋转运动的，机构“拟人化”程度高。
[0017]其二，震颤激励系统采用体积小、质量轻、性能优良的FAULHABER公司的直流无刷电机2036U036B和新型减速装置CSD-14-100-2UH，整体系统满足“便携式”要求。
[0018]其三，安装的传感器，能够实现多种信息的检测，震颤运动检测功能比较全面。震颤运动检测系统既能检测假肢手臂运动的位移、角位移、速度、角速度、线加速度和角加速度等信息，也能检测食指、中指、无名指的三维加速度信息，为震颤运动信号的仿真提供了充分的信息。
[0019]其四，操作方面、安全可靠。三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，只需要事先将采集到人体手部震颤信号输入到PC机中即可；另外，在机械结构方面，采用的都是简单成熟的机构，安全可靠性较高；在控制上设计“安全预警系统”，确保震颤运动抑制的安全性和可靠性。
[0020]其五，设计思路新颖、应用前景广泛。三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人提出利用机器人模仿人体手臂震颤的思路，可以推广到人体其他部位震颤的研究，对“非药理学”震颤抑制的研究具有一定的参考价值。
[0021]其六，本发明针对震颤抑制策略在研制和验证阶段在人体实验一系列问题，提出一种利用机器人技术模仿人体手臂震颤策略，通过控制手臂震颤信号仿真机器人系统，使之产生与人体手臂震颤相仿的震颤运动，避免震颤抑制策略在未成熟的情况下直接作用到人体上。
[0022]
【专利附图】
【附图说明】
下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0023]图1为本发明的总体结构示意图；
图2 Ca)为手部震颤模拟系统的俯视图；
图2 (b)为手部震颤模拟系统的侧视图；
图3 (a)为图2中手部内/外扭转机构11的放大结构示意图；
图3 (b)为图2中手部上/下运动机构12的放大结构示意图；
图3 (c)为图2中和手部旋转机构13的放大结构示意图；
图4为本发明的信号处理与控制系统示意图；
图5为本发明的系统操作流程图。
[0024]其中，000为工作平台，100为手部震颤模拟系统，14为设于工作台上的假肢手部，11为手部内/外扭转机构，110为刚性固定装置-旋转电机安装座，111为扭转电机安装法兰，112为手部内/外扭转运动直流电机，12为手部上/下运动机构，120为俯仰电机安装座，121为俯仰轴，122为俯仰电机安装法兰，123为俯仰驱动电机，124为俯仰电机减速系统，125为上下运动刚性连接构件，13为手部旋转机构，130为绕X轴旋转电机安装座，131为偏转电机安装法兰，132为偏航驱动电机，133为偏航运动直流电机减速系统，200为震颤激励系统，21为手部内/外扭转运动直流电机系统，211为手部内/外扭转运动直流电机减速系统，22为手部上/下运动直流电机系统，23为手部旋转直流电机系统，300为震颇运动检测系统，301为手背惯性传感器单元；302为手背惯性传感器单元，303为假肢无名指三维加速度传感器，304为假肢中指三维加速度传感器；305为假肢食指三维加速度传感器；306为柔性连接装置，400为信号处理与控制系统，401为信号处理系统，402为信号控制系统，403为执行系统,404为PC级计算机控制系统。
[0025]
【具体实施方式】
[0026]如图1、图2所示，本发明中的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人包括手部震颇t吴拟系统100、震颇激励系统200、震颇运动检测系统300、彳目号处理与控制系统400。为了使仿真机器人的震颤更加的贴近实际人体手臂的震颤运动，采用假肢来模拟人体的手臂，具有较高的真实性。
[0027]手部震颤模拟系统100:包括工作台000、设于工作台上的假肢手部14、手部内/外扭转机构11、手部上下运动机构12和手部旋转机构13 ;假肢手部(14)通过旋转轴113和手部内外扭转机构外罩15与震颤激励系统200连接。。
[0028]如图2(a)和图2(b)所示，手部内/外扭转机构11包括刚性固定装置-旋转电机安装座110，扭转电机安装法兰111和手部内/外扭转运动直流电机112 ;所述手部内/外扭转运动直流电机112通过扭转电机安装法兰111和旋转轴113与假肢手部14相连接，通过上下运动刚性连接构件125和与手部上/下运动机构12相连接。
[0029]如图2 (a)和图2(b)所示，手部上/下运动机构12包括俯仰电机安装座120、俯仰轴121、俯仰电机安装法兰122、俯仰运动直流电机123、俯仰运动直流电机减速系统124和上下运动刚性连接构件(125);所述俯仰运动直流电机(123)通过俯仰电机安装法兰122固定在俯仰电机安装座120，俯仰电机减速系统124通过上下运动刚性连接构件125与手部旋转机构13相连接。
[0030]如图2 (a)和图2(b)所示，手部旋转机构13包括绕X轴旋转电机安装座130、偏航运动直流电机安装法兰131、偏航运动直流电机减速系统133和偏航运动直流电机132 ;所述偏航运动直流电机133通过偏航运动直流电机安装法兰131固定在X轴旋转电机安装座130，并最终固定在工作台000上，实现假肢手部的绕水平面X轴的旋转运动。
[0031]震颤激励系统200包括手部内/外扭转运动直流电机系统21，手部上/下运动直流电机系统22和手部旋转运动直流电机系统23。手部内/外扭转运动直流电机系统21包括手部内/外扭转运动直流电机112、手部内/外扭转运动直流电机减速系统211以及刚性固定装置-旋转电机安装座110 ;手部上/下运动直流电机系统22包括俯仰电机安装座120、俯仰轴121、俯仰电机安装法兰122、俯仰驱动电机123、减速器124和上下运动刚性连接构件125 ;手部旋转直流电机系统23包括绕X轴旋转电机安装座130、偏转电机安装法兰131和偏航驱动电机132。
[0032]所述的手部内/外扭转运动直流电机112、俯仰运动直流电机123和偏航运动直流电机133，均采用FAULHABER公司的2036U036B直流无刷电机；手部内外扭转运动直流电机减速系统111，俯仰运动直流电机减速系统124，偏航运动直流电机减速系统132均采用Harmonic 减速器 CSD-14-100-2UH。
[0033]如图2(a)所示，震颤运动检测系统300由假肢手背惯性传感器单元301，302、三维加速度传感器和直流电机编码器构成。直流电机编码器包括手部内/外扭转运动直流电机编码器、手部上/下运动直流电机编码器和手部旋转运动直流电机编码器，分别用于测量手部内/外扭转运动直流电机112、俯仰运动直流电机123和偏航运动直流电机133的实际转动位置。
[0034]手背惯性传感器单元301，302，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置306固定在假肢手臂处，用来获取:a)手部上下运动的位移、速度和线加速度；b)手部旋内/外运动的角位移、角速度和线加速度；c)手部左右运动的位移、速度和线加速度；
三维加速度传感器由假肢食指三维加速度传感器305、假肢中指三维加速度传感器304和假肢无名指三维加速度传感器303构成，分别用于测量食指、中指和无名指的三维加速度值。
[0035]图4为本发明中的信号处理与控制系统400示意图。信号处理与控制系统400包括信号处理系统401、信号控制系统402、执行系统403以及PC级计算机控制系统404 ;信号处理系统401是以TMS320VC5402为核心的16位DSP信号处理系统，通过GP1 口实时采集各个传感器以及各直流电机编码器的信息；信号控制系统402是以Intel PXA270为核心的32位ARMlO微处理器信号控制系统；执行系统403用于执行信号控制系统402产生的电机控制命令，电机控制利用S0FTING公司的CAN通信卡与FAULHABER MCBL 3003 S/C电机驱动器进行通信，分别控制手部内/外扭转运动直流电机112、手部上/下运动直流电机123和手部旋转运动直流电机132 ；PC级计算机控制系统404，采用MATLAB/ SIMULINK以及DSPACE公司的DSPACE1104在线仿真控制系统，与信号控制系统402进行通信。
[0036]实施例:
将本发明公开的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人通过利用手部内/外扭转机构11、手部上/下运动机构12、手部旋转机构13综合的作用产生近似于人体手部震颤信号，分别通过刚性连接装置固定在假肢手部，信号处理与控制系统400固定在工作台000上。如图5所示，在实际操作中，当实验人员采集到实际震颤患者的震颤运动信号并将其输入到PC级计算机控制系统404，开启机器人系统一步骤501 ;信号处理与控制系统400启动一步骤502，系统自检一步骤503 ;如果自检发现异常一步骤504 ?，则电机下电一步骤515，停止工作一步骤516 ;如果自检正常一步骤504 ?，则震颤运动检测系统300启动一步骤505，同时震颤激励系统200启动一步骤509，电机系统初始化一步骤510 ;如果停止指令一步骤512，则电机下电一步骤515，工作结束一步骤516 ;如果不停止指令，根据控制指令，控制电机改变速度和方向一步骤513，进而实现机器人假肢手部腕关节内外扭转运动、手部腕关节上下运动和手部腕关节旋转运动；机器人假肢手部随着这些运动不断的改变自身的状态一步骤514，安装在假肢手部的多种传感器系统获取手臂运动信息一步骤505，步骤506 ；以TMS320VC5402为核心的16位DSP信号处理系统401获取这些信息，经过数据处理与滤波，将高频的震颤运动信号和低频的正常运动信号分离开来，并分别将这两信号传递到以Intel PXA270为核心的32位ARMlO微处理器信号控制系统402中，实时存储和获取一步骤507;通过对机器人产生的震颤信号与腕关节实际的震颤信号的比较，产生电机控制命令一步骤508，实时的调整各个电机的运行方式；执行系统403用于执行信号控制系统402所产生的电机控制命令一步骤511，通过S0FTING公司的CAN通信卡与FAULHABERMCBL 3003 S/C电机驱动器进行通信，分别控制假肢手部内外扭转运动直流电机、手部上下运动和手部旋转运动直流电机，使机器人各个关节产生运动直流电机一步骤512，进而改变假肢手部的震颤特性，达到使机器人假肢产生与患者手部震颤相同的目的；这样相应的震颤抑制策略就可以作用到该机器人上，达到验证这种震颤抑制策略的有效性和安全性的目的。
[0037]上述仅为本发明的实施例而已，对本领域的技术人员来说,本发明有多种更改和变化。凡在本发明的发明思想和原则之内，作出任何修改，等同替换，改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:包括手部震颤模拟系统(100)、震颤激励系统(200)、震颤运动检测系统(300)、信号处理与控制系统(400);手部震颤模拟系统(100)包括工作台(000)、设于工作台上的假肢手部(14)、手部内/外扭转机构(11)、手部上/下运动机构(12)和手部旋转机构(13);震颤激励系统(200)包括手部内/外扭转运动直流电机系统(21)，手部上/下运动直流电机系统(22)和手部旋转运动直流电机系统(23);震颤运动检测系统(300)包括手指三维加速度传感器和手背惯性传感器单元(301，302)，通过柔性连接装置(306)分别安装在手指和手背；信号处理与控制系统(400)固定在工作台(000)上；所述假肢手部(14)通过旋转轴(113)和手部内外扭转机构外罩(15)与震颤激励系统(200)连接；所述手部内/外扭转运动直流电机系统(21)包括手部内/外扭转运动直流电机(112)、手部内/外扭转运动直流电机减速系统(211)以及刚性固定装置-旋转电机安装座(I 10);所述手部上/下运动直流电机系统(22)包括俯仰电机安装座(120)、俯仰轴(121)、俯仰电机安装法兰(122)、俯仰驱动电机(123)、减速器(124)和上下运动刚性连接构件(125);所述手部旋转直流电机系统(23)包括绕X轴旋转电机安装座(130)、偏转电机安装法兰(131)和偏航驱动电机(132)。
2.根据权利要求1所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述手部内/外扭转机构(11)包括刚性固定装置-旋转电机安装座(110)，扭转电机安装法兰(111)和手部内/外扭转运动直流电机(112);所述手部内/外扭转运动直流电机(112)通过扭转电机安装法兰(111)和旋转轴(113)与假肢手部(14)相连接，通过上下运动刚性连接构件(125)与手部上/下运动机构(12)相连接；所述手部上/下运动机构(12)包括俯仰电机安装座(120)、俯仰轴(121)、俯仰电机安装法兰(122)、俯仰运动直流电机(123)、俯仰运动直流电机减速系统(124)和上下运动刚性连接构件(125);所述俯仰运动直流电机(123 )通过俯仰电机安装法兰(122 )固定在俯仰电机安装座(120 )，俯仰电机减速系统(124)通过上下运动刚性连接构件(125)与手部旋转机构(13)相连接，所述手部旋转机构(13)包括绕X轴旋转电机安装座(130)、偏航运动直流电机安装法兰(131)、偏航运动直流电机减速系统(133)和偏航运动直流电机(132);所述偏航运动直流电机(132)通过偏航运动直流电机安装法兰(131)固定在X轴旋转电机安装座(130)，并最终固定在工作台(000)上，实现假肢手部的绕水平面X轴的旋转运动。
3.根据权利要求1所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述的震颤运动检测系统(300)还包括手部内/外扭转运动直流电机编码器、手部上/下运动直流电机编码器和手部旋转运动直流电机编码器，分别用于测量手部内/外扭转运动直流电机(112)、俯仰运动直流电机(123)和偏航运动直流电机(132)的实际转动位置；所述手部惯性传感器单元(301，302)，由倾角仪、陀螺仪、加速度传感器组成，通过柔性连接装置(306)固定在手部后背处，用来获取:a)手部上下运动的位移、速度和线加速度；b)手部旋内/外运动的角位移、角速度和线加速度；c)手部左右运动的位移、速度和线加速度；所述三维加速度传感器由手部食指三维加速度传感器(305)、手部中指三维加速度传感器(304)和手部无名指三维加速度传感器(303)构成，分别用于测量食指、中指和无名指的三维加速度值。
4.根据权利要求1所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述信号处理与控制系统(400)包括信号处理系统(401)、信号控制系统(402)、执行系统(403)以及PC级计算机控制系统(404)。
5.根据权利要求4所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述信号处理系统(401)是以TMS320VC5402为核心的16位DSP信号处理系统，通过GP1口实时采集手部指端三维加速度传感器和手部惯性传感器单元(301)的信息； 所述信号控制系统(402)是以Intel PXA270为核心的32位ARM10微处理器信号控制系统； 所述执行系统(403)用于执行信号控制系统(402)产生的电机控制命令，电机控制利用SOFTING公司的CAN通信卡与FAULHABER MCBL 3003 S/C电机驱动器进行通信，分别控制腕关节内外扭转运动直流电机(203)、腕关节上下运动直流电机(205)和腕关节旋转运动直流电机(201)； 所述PC级计算机控制系统(404)，采用MATLAB/SMULINK以及DSPACE公司的DSPACE1104在线仿真控制系统，与信号控制系统(402)进行通信。
6.根据权利要求3所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述的手部内/外扭转运动直流电机(112)、俯仰运动直流电机(123)和偏航运动直流电机(133)，均采用FAULHABER公司的2036U036B直流无刷电机。
7.根据权利要求2所述的三自由度微型仿腕关节震颤运动仿真机器人，其特征在于:所述的手部内外扭转运动直流电机减速系统(111)，俯仰运动直流电机减速系统(124)，偏航运动直流电机减速系统(132)均采用Harmonic减速器CSD-14-100-2UH。
【文档编号】G09B23/28GK104409004SQ201410570777
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】孙建, 常礼, 汪步云, 马成学, 刘媛, 孙玉香, 曹会斌, 高理富, 葛运建 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院