[發(fā)明專利]一種康復(fù)模擬人帶肌張力控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910384415.6
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN110333671B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王飛;張巖嶺;左旭輝;邵東升;戴維;鄒陽;王琦;于振中;李文興
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥哈工力訓(xùn)智能科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 曹靜;葛宏

1.一種康復(fù)模擬人帶肌張力的控制系統(tǒng)的控制方法，包括康復(fù)模擬人帶肌張力控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括角度采集器、執(zhí)行設(shè)備、從MCU控制模塊、主MCU控制模塊、上位機顯示系統(tǒng)；所述角度采集器采集康復(fù)模擬人的關(guān)節(jié)角度信號傳輸給從MCU控制模塊，所述從MCU控制模塊對采集的關(guān)節(jié)角度信號通過歐拉變換算法轉(zhuǎn)換為人體位姿單關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)并將該人體位姿單關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)上傳給主MCU控制模塊，通過主MCU控制模塊將人體位姿單關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)通過位姿方程合成人體位姿復(fù)合自由度數(shù)據(jù)提供給上位機顯示系統(tǒng)進行顯示和數(shù)據(jù)后臺處理，同時通過顯示系統(tǒng)輸出指令發(fā)送給主MCU控制模塊，通過主MCU控制模塊發(fā)送控制指令給執(zhí)行設(shè)備，控制執(zhí)行設(shè)備輸出不同的力矩，不同的力矩對應(yīng)模擬人表述的帶肌張力；角度采集設(shè)備包括角度傳感器和陀螺儀，執(zhí)行設(shè)備是集成式步進電機；在肩關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)這樣結(jié)構(gòu)緊密和復(fù)合自由度多的關(guān)節(jié)處采用陀螺儀設(shè)備，采集陀螺儀裝備的原始四元素數(shù)據(jù)、歐拉角數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)，在從MCU控制模塊中通過歐拉變換算法轉(zhuǎn)換成單活動度角度值，在腕關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)自由度復(fù)合度低及結(jié)構(gòu)空間大的地方采用角度傳感器，采集角度傳感器原始角度數(shù)據(jù)，作為單活動度角度值，單活動度角度值數(shù)據(jù)在從MCU控制模塊中通過自定義協(xié)議包發(fā)送給主MCU控制模塊；

其特征為：所述控制方法包括對從MCU控制模塊的控制方法以及對主MCU控制模塊的控制方法；所述從MCU控制模塊的控制方法包括采用硬件初始化模塊，接口驅(qū)動模塊，中斷類型判斷模塊、數(shù)據(jù)解析處理模塊、通信協(xié)議幀打包、通信數(shù)據(jù)接收、發(fā)送模塊實現(xiàn)對從MCU控制模塊的控制；所述從MCU控制模塊的硬件初始化模塊中的硬件初始化包括系統(tǒng)內(nèi)核的初始化、實時時鐘的初始化、串口RS232的初始化、串口RS485的初始化、定時器初始化、GPIO模塊的初始化；所述從MCU控制模塊的接口驅(qū)動模塊的接口驅(qū)動功能包含GPIO接口驅(qū)動、串口RS232接口的驅(qū)動和串口RS485接口的驅(qū)動；所述從MCU控制模塊的中斷類型判斷模塊的判斷功能主要用于判斷中斷的類型是串口RS232的中斷、RS485的中斷還是定時器的中斷，該中斷類型判斷模塊實現(xiàn)方法為：當(dāng)識別到是RS232中斷條件被觸發(fā)，則進入RS232中斷處理模塊、當(dāng)其識別是RS485中斷條件被觸發(fā)，進入RS485中斷處理模塊、當(dāng)其識別到定時器中斷條件觸發(fā)，進入定時器中斷處理模塊；所述從MCU控制模塊的數(shù)據(jù)解析處理模塊中的解析處理包含串口RS232數(shù)據(jù)包的解析處理、串口RS485數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析處理、定時器脈沖數(shù)據(jù)的解析處理；所述串口RS232數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析處理是通過自定義的RS232數(shù)據(jù)幀協(xié)議內(nèi)容，逐個解析收到的有效數(shù)據(jù)，并將對應(yīng)的有效數(shù)據(jù)存儲，用于求解位姿角度數(shù)據(jù)；所述串口RS485數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析處理是通過自定義的RS485數(shù)據(jù)幀協(xié)議內(nèi)容，逐個解析收到的有效數(shù)據(jù)，將對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲用于設(shè)置陀螺儀、角度傳感器的初始位置和狀態(tài)值；所述定時器脈沖數(shù)據(jù)的解析處理是通過定時器的計時，計數(shù)角度傳感器單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換成活動角度數(shù)據(jù)，將對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲用于求解位姿角度數(shù)據(jù)；所述從MCU控制模塊的通信協(xié)議幀打包、發(fā)送模塊包含將數(shù)據(jù)按照自定義協(xié)議分別打包發(fā)送到串口RS232部分和RS485的部分；所述主MCU控制模塊的控制方法包括采用硬件初始化模塊，接口驅(qū)動模塊，中斷類型判斷模塊、數(shù)據(jù)解析處理模塊、通信協(xié)議幀打包、發(fā)送模塊實現(xiàn)對主MCU控制模塊的控制；所述主MCU控制模塊的硬件初始化模塊中的硬件初始化包括系統(tǒng)內(nèi)核的初始化實時時鐘的初始化、串口RS232的初始化、串口RS485的初始化、GPIO模塊的初始化；所述接口驅(qū)動模塊的驅(qū)動方法包含GPIO接口驅(qū)動、串口RS232接口的驅(qū)動和串口RS485接口的驅(qū)動方法；所述中斷類型判斷模塊的判斷方法主要用于判斷中斷的類型是串口RS232的中斷、RS485的中斷；所述數(shù)據(jù)解析處理模塊的解析處理方法包含串口RS232數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析、算法處理，串口RS485數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的解析、算法處理方法；所述通信協(xié)議幀打包、發(fā)送模塊的打包、發(fā)送方法包含將數(shù)據(jù)按照自定義協(xié)議分別打包發(fā)送到串口RS232部分和RS485的部分的方法。