FPGA与DSP结合的仿人假手控制系统设计与实验

"本文介绍了结合FPGA与DSP技术的仿人假手控制系统设计，采用模块化方案，以FPGA为核心，包含运动控制、肌电信号采集、电刺激等多个独立模块，并进行了多模式多指抓取实验。" 在设计仿人假手控制系统时，选择FPGA作为核心芯片是由于其高度可配置性和并行处理能力，使得系统能够快速响应复杂的控制任务。FPGA（现场可编程门阵列）允许开发者根据需求定制硬件逻辑，这在应对仿人假手多样化的控制需求时显得尤为重要。与传统的DSP（数字信号处理器）相比，FPGA在功能拓展和二次开发方面更具优势，使得系统能够更灵活地适应不同的应用场景。 模块化设计是本控制系统的一大特点，它将系统分解为多个独立的功能模块，如运动控制模块负责驱动电机实现手指的运动，肌电信号采集模块则用于捕捉用户的肌肉活动信号，电刺激模块则可能用于反馈控制，帮助用户更好地控制假手。这些模块通过通用接口连接，增强了系统的扩展性和维护性，同时也使得控制系统可以紧凑地集成在仿人假手内部，实现机电一体化。 文中提到的HITIV代假手具有11个活动关节，由6个直流电机驱动，并配有各种传感器，包括力矩传感器、位置传感器和指尖六维力传感器，以提供精确的手部运动控制和环境感知。这些传感器数据的实时处理和解析就需要高效的FPGA来完成。 控制系统还包括USB接口模块，用于与上位机如PC或PCI控制卡进行通信，实现数据传输和远程控制。此外，还有针对每个手指的控制电路模块，如拇指控制电路模块和食指控制电路模块，分别处理各自手指的特定操作需求。 多模式的多指抓取实验表明，该系统能实现复杂的手部动作，模仿人类手部的多种抓握方式，这对于提高假手的实用性至关重要。这样的仿人假手控制系统不仅在科研领域有广泛应用，也有潜力进入商业化市场，为肢残人士提供更加智能化、仿生的人工假肢解决方案。