JP3923987B2 - 義肢の筋電気制御方法 - Google Patents
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Description
o筋肉の活動によって発生された2つの電気信号(筋肉信号)は皮膚電極を介して抽出、増幅、濾過、整流され、信号E1及びE2として回路に達する。
タスク:合計値を半数で割ることによる平均値の生成及び記憶域の拡大
実行:128測定値/64=デジタル値
oロック
タスク:活動信号の選択、非活動信号のインタロック
実行:
静止:AもBも活動状態にないときは、両者の一方が閉成しきい値を越えるまで待つ。2つの方向(手 開き/手 閉じ)のための閉成しきい値は異なっている。
AD3を介して変換された(モータ)実際回転数と目標回転数とから差(e)を生成する。
積分部分: I Σ(e/f)(f=増加係数)
出力値k=k:k=定数−P+I=定数−e*v+Σ(e/f)
kはPWMの生成の際に所定のパルス占有率に対応するデジタル値である。
システムに従って、制御出力(k値)を、制御の完全な機能を保証するために、
上限及び下限に制限する。
A又はBが付勢状態にあり、PWMのパルス占有率が値(k)になった。従って、TIRが解放される(TIRがアンロックされる)。
モータ電流をAD4を介してアナログ/デジタルに変換し、平均化においてI/4に平滑にする。システムに対応した電流定数I max に基づいてモータ電流を連続的に検査する。モータ電流がこの値を越えると、TIRは停止される(TIRはロックされる)。
この操作モ−ドへの切換はスイッチ(把持力スイッチ)によって行なわれ、該スイッチは構造によって一定の力しきい値以上(s=1)で把持を伝える。この状態での実行は電極信号と把持力との比例を形成しなければならない。
手を閉じる(握る)ときにのみ力が発生されるので、実行全体のための基準として信号B(手 閉じ)を用いる。
0…把持力スイッチ 閉じ(s=1)
1…60msの休止(固定)
2…PWMテーブルの第1の値を取り出し、100msの間出力する。
a)実際のI >目標のI :TIRが停止される
b)実際のI <目標のI :最大限数100ms以上の間に対する
もの。この時間中にa)に記した状態
が生じないときは、この100ms後
にTIRが停止される。
把持力を減少させるためにA(手 開き)を活性化させること、又は
把持力を高めるために、最後に記憶した値より高くなければならないB値(新たな閉成しきい値)によってB(手 閉じ)を活性化させることによってのみ手をこの姿勢から移動させることができる。
TIRの開放に必要な条件が満たされるときは、この8ビットタイマは255から0への移行の際に中断を解放し、続いて、PWMの発生に寄与する中断ル−チンがタイマに割り込まれる。
主プログラムが(タイマの終了に従ってのみ)不定の箇所で中断されるので、操作中の値を記憶する必要がある。
実際のモータ回転方向を確定するために、2つの入力端A又はBのどちらが活性状態にあるかを究明する。次に、その時までに出力されたモータ信号を反転させる。
PWMの形成の際に「モータ オン」か「モータ オフ」の状態にあるか否かの識別。これに応じて、kから、スイッチングオン時間(t オン)又はスイッチングオフ時間(t オフ)を形成する。
点3で計算された時間値をここではタイマに装荷し、該時間値を起動する。これは実際のパルス占有率を生じさせる。
初めに記憶された値を再度活動化し、主実行を続行する。
(3) 所定の把持力に達成したとき、電極電圧の振幅を記憶し、かつそれを手による不慮の把持に対する開閉しきい値として固定することを特徴とする上記(2)の方法、
(4) 最大把持力で即座の把握を可能にするため、所定の開閉しきい値を越えるときは、電極電圧によりカウント状態を0でなく、それより高いテ−ブル値に設定することを特徴とする上記(2)又は(3)の方法、
(5) 2つの電極信号を測定し、それらの電極信号の平均を取り、インタロック装置に供給し、このインタロック装置で前記電極信号を所定の開閉しきい値と比較し、前記駆動モ−タの対応する方向を開放することを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれか1の方法、そして
(6) 測定され、場合によってはインタロックされた電極信号を制御回路に供給し、把持力スイッチにより制御方法を比例速度制御と把持力制御に分け、前記電極信号が自動制御歯車装置の切換点以上に達しないときは、制御方法を比例速度制御で作用させ、切換点を越えるときは、比例把持力制御で作用させることを特徴とする上記(1)乃至(5)のいずか1の方法を含む。
Claims (5)
- 測定されたその時々の電極信号の電圧を制御装置に供給して、電動モータで作動する義手を筋電気で制御する方法であって、
a)比例速度制御を行うため、駆動モータに関し、その時々の所定の電極電圧によって定められる種々の回転数目標値から、その時々に測定された電極電圧に関連する回転数目標値を検出するステップと、
b)該回転数目標値を、モータの測定された実際の回転数と比較し、それを制御差として比例積分制御装置(PI制御装置)に供給するステップと、
c)該PI制御装置内で、調整されたパラメータに応じて制御差をパルス幅変調信号(PWM信号)に変換すると共に、これによって電極電圧に比例する回転数を維持すように該駆動モータを制御するステップと、
d)該駆動モータのその時々の実際の電流値を測定し、それを予め設定された電流最大値と比較し、該電流最大値を越えるときは、前記PI制御装置を遮断するステップとを有し、
e)比例把持力制御を行うため、把持力を段階的に発生させるステップと、
f)実際の電極電圧を所定の段階数に対応するため最大把持力を複数段階に区分するステップと、
g)段階毎に、所定のパルス幅変調値(PWM値)と対応の電流遮断値とを関連づけるステップと、
h)計数状態0から実際の電極電圧によって予め定められた段階数までカウントアップし、カウンタによってその時々に選択されたPWM値を該PWM値に等しい電流遮断値と共に出力するステップと、
i)前記計数と平行して、該駆動モータの電流を測定し、これをその時々に出力された電流遮断値と比較するステップと、
j)該電流遮断値に達すると、前記カウンタを1だけカウントアップし、次のPWM値を出力するステップと、
k)前記カウンタが電極電圧によって予め定められた段階数に達すると、即ち、所定の把持力が達成されると、該駆動モータを遮断するステップと、
l)該駆動モータのその時々の実際の電流値を測定し、それを予め設定された電流最大値と比較し、該電流最大値を越えるときは、同様に、該駆動モータを遮断するステップとを有する、
筋電気による制御方法。 - 所定の把持力が達成されたとき、電極電圧の振幅を記憶し、そしてそれを手による思いがけない把持に対する切換しきい値として固定することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 最大把持力で即座の把握を可能にするため、所定の切換しきい値を越えるときは、電極電圧によりカウント状態を0でなく、それより高いテ−ブル値に設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 2つの電極信号を測定し、それらの電極信号の平均を取り、インタロック装置に供給し、このインタロック装置で前記電極信号を所定の切換しきい値と比較し、該駆動モ−タの対応する方向を開放することを特徴とする1乃至3のいずれか1に記載の方法。
- 測定された電極信号が制御回路に供給され、そして把持力スイッチは制御方法を比例速度制御と把持力制御に分け、前記電極信号が自動制御歯車装置の切換点以上の切換点に達しないときは、制御方法を比例速度制御で作用させ、切換点を越えるときは、比例把持力制御で作用させることを特徴とする請求項1乃至4のいずか1に記載の方法。
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