用肌肉电控制假肢的方法技术

为了对一个电机操纵的假肢，特别是假手进行肌肉电的比例控制，其中，当时的电极信号被测量并输往一个控制装置，或者是进行比例速度调节，或者是进行比例抓力调节。在进行比例速度调节时得出配属于当时被测出的电极电压的转速额定值。在比例抓力调节中，抓力的建立是逐步进行的；最大的抓力分为等级，其中，实际的电极电压相当于一个确定的级数；一个确定的脉冲宽度调制值（ＰＷＭ值）和一个附属于此的断电值配属于每个等级。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用肌肉电控制假肢的方法本专利技术涉及一种用肌肉电比例控制一个电机操纵的假肢，特别是假手的方法，其中，测量当时出现的电极信号的电压并把该电压输往一个控制装置。DE 1808934 B2公开了一种用于比例控制的、电机操纵的假肢，特别是假手的肌肉电控制电路，其中，假肢的驱动电机在假肢动作时间脉动地接在电源上。一个与肌肉电压成比例的直流电压与一个恒定脉冲高度的和脉冲重复频率的锯齿形电压叠加。该总电压的超过恒定阀值的部分使驱动电机接通电源。DE 2236969 B2公开了一种用于一个肌肉电的、脉冲宽度调制的控制电路的电机制动电路，该控制电路用于控制一个比例控制的、电机操纵的假肢，特别是假手，肌肉电压在其中得到放大、整流、积分并与一个恒定脉冲重复频率和脉冲高度的锯齿形脉冲电压叠加。该叠加电压被加到一个矩形脉冲发生器的输入端上，以便根据接收了的肌肉电压的幅度控制矩形发生器脉冲的工作比。矩形发生器脉冲被用来控制开关单元，通过开关单元使驱动电机脉动地接在电源上。脉冲宽度调制了的矩形发生器脉冲经过一个放大器被输往一个积分电路。该积分电路的输出电压与矩形发生器脉冲的工作比的平均值成比例。矩形发生器脉冲在一个随后的微分电路中被微分并控制开关单元的另一个开关，该开关脉动地短接驱动电机的电框绕组。-->该另一开关仅根据具有一个相应的阀值的极性的信号进行开关并可由一个加偏压的晶体管构成。DE 2554885 A公开了一种用于脉冲宽度调制的、比例控制的、电机操纵的假肢，特别是假手的、肌肉电的控制电路，肌肉电压在其中被放大、整流并与一个恒定频率的锯齿形电压叠加。总电压被加到一个大致为施密特触发器结构的脉冲发生器的输入端上，以便根据接收了的肌肉电压的幅度变动发生器脉冲的工作比。发生器脉冲被用来控制开关单元，通过开关单元使驱动电机脉动地接在电源上。在该电路中，一个与驱动电机的电流成比例的电压可被输往脉冲发生器的输入端和/或一个与电机电压成比例的电压作为偏压可被输往脉冲发生器。在开关单元和电机之间串接一个测量用电阻，该电阻的两个端子接在一个差分放大器的输入端上。该差分放大器的输出端与脉冲发生器的输入端相连。因此，用于机电假手的、与EMG(肌电图)信号成准比例的抓力及速度控制装置业已公开。在使用直流电机的情况下，最通常的用于进行转速调节的方法是脉冲宽度调制法(PWM)。在该方法中，周期性的直流电压被输往电机，周期性直流电压的频率绝大部分处于听觉范围之上，其范围为18至40千赫。根据EMG信号的大小把等效长的电压脉冲输往电机，该电压脉冲通过电机电框的机械惯量被积分成一个等效的电压平均值。其中还曾建议，在键控脉冲间隔时间内使电机短接，以便取得更好的转速调节。但整个系统的电耗因此而有所增加。用现有的控制系统在开启和闭合方向内以及在力的建立中进行实际上令人满意的控制是不可能的，其原因在于，一方面，通过内-->手和塑料包封从外起作用的弹性力矩使线性速度调节难以进行，另一方面，在纳入一个自动变速器的情况下也不能对抓力的建立进行最佳地调节。本专利技术的任务在于，就上述存在的问题改进本说明书开始所述的方法。按照本专利技术，为了进行比例速度调节，解决以上任务的技术方案在于如下特征：进行比例速度调节，从不同的、涉及驱动电机的、分别通过一个确定的电极电压限定的转速额定值中得出配属于当时被测出的电极电压的转速额定值，该转速额定值与被测出的电机实际转速比较并作为调差被输往一个比例积分调节器(PI调节器)；在PI调节器中，调节误差按照调整了的参数被转换成一个脉冲宽度调制信号(PWM信号)并用以控制驱动电机，据此，驱动电机得到一个与电极的实际电压成比例的转速；测量驱动电机的当时实际电流值，并使其与一个给定的电流最大值比较，在超过该给定的电流最大值的情况下，PI调节器被断路。按照本专利技术，为了进行比例抓力调节，解决以上任务的技术方案在于如下特征：进行比例抓力调节，抓力的建立是逐步进行的，最大的抓力分为等级，其中，实际的电极电压相当于一个确定的级数；一个确定的脉冲宽度调节值(PWM值)和一个附属于此的断电值配属于每个等级；由计数器读数0一直数到由实际的电极电压给定的级数，被计数器当时选定的PWM值连同与PWM值等效的断电值被输出；与此同时，驱动电机的电流被测量并与当时输出的断电值比较；当达到该断电-->值时，计数器的读数增加1，并且下一个PWM值被输出；当时计数器达到通过电极实际电压给定的级数时，就达到了给定的抓力，驱动电机被断路；驱动电机的当时的实际电流值被测量并与一个给定的电流最大值比较，当超过该电流最大值时，驱动电机同样被断路。据此，按照本专利技术，既能够进行与EMG信号成比例的速度调节，又能够进行抓力调节。按照本专利技术，把两种调节汇总在一个系统内是有利的，该系统的工作方式如下：两个电极信号被测量、平均并被输往一个联锁机构，该联锁机构对信号与内部调好的开关阀值进行比较并释放相应的电机方向。一个其开关点位于一个自动变速器的转换点之上的机械式抓力开关把系统分成两个调节回路。如果没有达到开关点，则系统以比例速度调节方式工作。当超越开关点时，被转换到比例抓力调节。专利技术的其它特征是从属权利要求的主题并借助实施例结合专利技术的其他优点加以详细说明。在附图中示出了专利技术的几个实施例，附图示出的是：图1是一个本专利技术的、具有比例速度调节装置和比例抓力调节装置的系统的工作原理的程序框图，图2是进行比例速度调节作业的调节回路，图3是进行比例抓力调节作业的调节回路，图4是一个生成PWM的定时器中断程序。按照图1，两个电极信号被测量、平均并被输往一个联锁装置，该联锁装置对信号与在内部调好的开关阀值进行比较并释放相应的电机方向。一个其开关点位于一自动变速器的转换点之上的机械式-->抓力开关把系统分成两个调节回路。如果没有达到开关点，则系统以比例速度调节方式工作(图2)；当超越开关点时，则转换到比例抓力调节(图3)。在进行比例速度调节的情况下，抓力开关被断开；按照图1，借助一个表，优选的电极电压被转换为一个转速额定值。相应的表值是随后的比例积分调节器(PI调节器)用的额定值(额定转速)。通过表变换的这一方式能够进行与一个确定的电极信号-转速特性的匹配(比例性)。此间用一个表计值具有很大优点，即通过表值的转换可简单地消隐输入信号的小的干扰并可同时产生独有的特性。现在形成的额定值与电机的被测出的实际转速比较并作为调差被输往一个PI调节器。电机转速在PWM空位中作为反馈的发生器电压被测量。在PI调节器中，调节误差按照调整了的参数被转换成一个PWM信号并用以控制电机电桥。调节回路据此闭合。电机现在以一个与实际的电极电压成比例的转速转动。测出的电机实际电流值在一个叠加的控制回路中与一个电流最大值比较。当超过该电流最大值时(手沿张开的方向伸展直至碰到挡块为止)，PI调节器和电机电桥被断路。如果通过超过调好的抓力而使抓力开关动作，则实现向比例抓力调节的转换。抓力的建立是逐步完成的，其中，最大的抓力是分级的。实际的电极电压相当于一个确定的级数。一个程序内部的计数器开始数两个表(PWM值和附属于此的断电值)，由计数器读数0读至由实际的电极电压给定的级数。由计数器选择的PWM值被输出。与此同时，电机的电流被测量并与与PNM值本文档来自技高网...

【技术保护点】
用肌肉电比例控制一个电机操纵的假肢，特别是假手的方法，其中，测量当时出现的电极信号的电压并将其输往一个控制装置，其特征在于， ａ）进行比例速度调节，从不同的、涉及驱动电机的、分别通过一个确定的电极电压限定的转速额定值中得出配属于当时被测出的电极电压的转速额定值， ｂ）该转速额定值与被测出的电机实际转速比较并作为调差被输往一个比例积分调节器（ＰＩ调节器）， ｃ）在ＰＩ调节器中，调节误差按照调整了的参数被转换成一个脉冲宽度调制信号（ＰＷＭ信号）并用以控制驱动电机，据此，驱动电机得到一个与电极的实际电压成比例的转速， ｄ）测量驱动电机的当时的实际电流值并使其与一个给定的电流最大值比较，在超过该给定的电流最大值的情况下，ＰＩ调节器被断路。

【技术特征摘要】
DE 1994-5-10 P4416509.91、用肌肉电比例控制一个电机操纵的假肢，特别是假手的方法，其中，测量当时出现的电极信号的电压并将其输往一个控制装置，其特征在于，a)进行比例速度调节，从不同的、涉及驱动电机的、分别通过一个确定的电极电压限定的转速额定值中得出配属于当时被测出的电极电压的转速额定值，b)该转速额定值与被测出的电机实际转速比较并作为调差被输往一个比例积分调节器(PI调节器)，c)在PI调节器中，调节误差按照调整了的参数被转换成一个脉冲宽度调制信号(PWM信号)并用以控制驱动电机，据此，驱动电机得到一个与电极的实际电压成比例的转速，d)测量驱动电机的当时的实际电流值并使其与一个给定的电流最大值比较，在超过该给定的电流最大值的情况下，PI调节器被断路。2、用肌肉电比例控制一个电机操纵的假肢，特别是假手的方法，其中，当时出现的电极信号的电压被测量并输往一个控制装置，其特征在于，a)进行比例抓力调节，抓力的建立是逐步进行的，b)最大的抓力分为等级，其中，实际的电极电压相当于一个确定的级数，c)一个确定的脉冲宽度调制值(PWM值)和一个附属于此的断电值配属于每个等级，d)由计数器读数0一直数到由实际的电极电压给定的级数，被计数器当时选定...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得格拉默，卡尔苏兹，雅诺什卡尔马，
申请(专利权)人：奥托伯克矫形工业所有与管理两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]