46、多功能假肢肢体系统技术解析

多功能假肢肢体系统技术解析

1. 电机控制与位置监测

电机控制采用霍尔效应传感器持续监测信号以校正位置漂移。高分辨率位置控制基于电机转子处的霍尔效应传感器实现。在低速时，执行传统的六步换相；为提高换相效率，软件中加入电机模型来估算转子位置，从而在更高角速度下实现正弦换相。这种双峰方案对系统层面的高级控制方案很有效，无需传统正弦换相所需的额外硬件。

此外，通过对线性霍尔传感器和角度霍尔传感器进行数学变换，可确定外部连杆角度。同时，围绕应变片值（经板载斩波稳定仪表放大器放大）进行闭环控制，以动态调整手指的柔顺性。

2. 拇指设计

• 自由度与空间限制 ：拇指需要四个独立驱动的自由度，包括外展/内收和三个平行的弯曲轴，以实现与其他四指的指尖捏合和侧方键捏合。拇指子组件的指节间距离不能超过28.5毫米，以便容纳三个平行的弯曲驱动装置，同时为指尖传感器留出空间。
• 驱动系统选择 ：为降低风险，采用了两种手指/拇指驱动装置设计。由于直径限制，四指采用摆线关节，而拇指采用行星关节。尽管驱动系统不同，但都使用相同的定制电机，以保持所有手指关节的通用架构和电气接口。最终，行星拇指关节用于三个拇指弯曲关节、拇指外展/内收以及手掌中的两个手指外展/内收驱动，共六个位置。
• 控制器设计 ：拇指的行星关节控制器（拇指SMC）在架构上与手指SMC相似。拇指SMC与机械结构直接（如电容器、安装特征）和间接（如连接器位置）交错，并让电机相引线绕过控制器。电机电气接口的设计使布线可行，优化机械组件时需要深入了解刚性柔性公差。