基于USB3.0的五指肌电假肢嵌入式测控系统及该系统的USB3.0数据传输方法

摘要

于USB3.0的五指肌电假肢嵌入式测控系统及该系统的USB3.0数据传输方法，涉及多自由度肌电假手的硬件电路及其控制技术，属于生物机电一体化领域。它为了解决残疾人假手领域中，因测试系统和控制系统分离而导致无法对假手进行在线控制，以及测控过程中数据无法实时传输和监测的问题。本发明将肌电信号采集系统和电机驱动系统集成在一个测控系统中，并采用USB3.0接口与PC机进行数据传输，不仅能够同时采集五个手指的位置传感器和力矩传感器信息，还能够实现与PC机的实时数据传输，并根据采集到的信号在线控制假手运动，不需要专门的设备进行残疾人肌电信号采集训练。本发明适用于生物医学工程的仿生残疾人假手。

主权项

基于USB3.0的五指肌电假肢嵌入式测控系统，其特征在于：它包括肌电信号采集系统（1）、电机驱动系统（2）、电机编码器处理系统（3）、位置和力矩传感器信号采集系统（4）、基于FPGA的CPU（5）、电源管理系统（6）和USB3.0通用串行总线接口电路（7）；肌电信号采集系统（1）用来采集肌电电极的信号，所述肌电信号采集系统（1）的肌电电极信号输出端连接基于FPGA的CPU（5）的肌电电极信号输入端，电机驱动系统（2）用来驱动五个直流电机实现手指的运动，所述电机驱动系统（2）的控制信号输入端连接基于FPGA的CPU（5）的电机控制信号输出端，电机驱动系统（2）的编码器信号输出端通过电机编码器处理系统（3）连接基于FPGA的CPU（5）的编码器信号输入端，位置和力矩传感器信号采集系统（4）用来采集五个手指的位置和力矩传感器信号，所述位置和力矩传感器信号采集系统（4）的位置传感器信号输出端连接基于FPGA的CPU（5）的位置传感器信号输入端，所述位置和力矩传感器信号采集系统（4）的力矩传感器信号输出端连接基于FPGA的CPU（5）的位置传感器信号输入端，电源管理系统（6）用来为所述基于USB3.0的五指肌电假肢嵌入式测控系统提供工作电压，USB3.0通用串行总线接口电路（7）用来在基于FPGA的CPU（5）与PC机之间传输数据，所述USB3.0通用串行总线接口电路（7）包括CUSB3014芯片和USB‑PORT，所述CUSB3014芯片通过基于FPGA的CPU（5）的FIFO接口连接基于FPGA的CPU（5）的USB数据端，CUSB3014芯片的USB信号端连接USB‑PORT的CUSB信号端。