德州儀器控制器提高假肢靈活性及易用性

德州儀器 (TI) 宣布 Liberating Technologies 的 Boston Digital Arm 假肢系統采用 TI 控制性能優(yōu)化的集成型 TMS320C2000™ 數字信號控制器，該系統可為截肢患者提供獨一無(wú)二的上肢假肢，具有更高的靈活性以及更強大的功能，從而進(jìn)一步改善了截肢患者假肢的功能性與可用性。在同類(lèi)競爭解決方案只能控制 3 個(gè)關(guān)節的情況下，Boston Digital Arm 上肢假肢使用戶(hù)能夠控制 5 個(gè)關(guān)節的運動(dòng)，從而提高了靈活性與可編程性——為患者奉獻最理想的定制解決方案，實(shí)現更自然的運動(dòng)及更高的靈敏度，并能夠在進(jìn)行抓舉時(shí)輕松改變用力。如欲了解有關(guān)全系列 C2000 數字信號控制器的更多詳情，敬請訪(fǎng)問(wèn) www.ti.com/c2000。
 
先進(jìn)技術(shù)為假肢患者帶來(lái)更豐富選擇
不久以前，上肢假肢還依賴(lài)模擬控制，也就是說(shuō)，用戶(hù)只能依靠上肢肌肉的運動(dòng)來(lái)控制假肢設備。但是，如果截肢患者上肢肌肉力量有限，就可能無(wú)法使用假肢或只能使用假肢的一小部分功能?；颊咦|西時(shí)的力量是由一個(gè)預先定義的極值控制的，也就是說(shuō)，抓舉重物與拿雞蛋或握小孩手的力量相同。另外，傳統假肢每次只能控制 3 個(gè)關(guān)節——肘、腕和手。Liberating Technologies 認識到控制系統欠缺靈活性是上肢假肢性能的主要障礙，因此在開(kāi)發(fā) Boston Digital Arm 時(shí)決定采用最先進(jìn)的控制技術(shù)。

Liberating Technology 總裁 Bill Hanson 表示：“在開(kāi)發(fā)系統時(shí)，我們同時(shí)將微控制器 (MCU) 與數字信號控制器納入了考慮范圍，之所以選用 TI 的 C2000™ 控制器，是因為它們在產(chǎn)生脈寬調制 (PWM) 信號方面具有異乎尋常的能力，能夠最有效地驅動(dòng)假肢中使用的 DC 馬達。我們使用一個(gè) TI 數字信號控制器就能夠驅動(dòng) 5 臺馬達，而且利用附加模塊可以驅動(dòng) 9 臺馬達。相比之下，某些同類(lèi)型解決方案為了驅動(dòng) 3 臺馬達就需要兩個(gè)微控制器?！?/p>

DSP 技術(shù)實(shí)現創(chuàng )新性假肢解決方案
Boston Digital Arm System 采用 TI Code Composer Studio ™ 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE) 開(kāi)發(fā)，系統由使用者的一塊或多塊健康上肢肌肉產(chǎn)生的信號進(jìn)行控制。TI 的 TLV2432 運算放大器與 INA121 BB 儀表放大器可以檢測、調節以及放大肌肉產(chǎn)生的信號。然后 C2000 控制器檢驗信號的強度并且與來(lái)自其他傳感器的信號進(jìn)行對比，進(jìn)而確定向肘、腕及手部馬達發(fā)送的電壓大小。該器件采用 5 個(gè)脈寬調制 (PWM) 輸出來(lái)驅動(dòng)各馬達，從而能夠超越傳統的手臂、手腕及手部運動(dòng)，例如，無(wú)需肩部肌肉用力即可使截肢患者做出肩部動(dòng)作。該器件還采用控制器輸入/輸出 (I/O) 選項—如：串行接口 (SPI) 數模轉換器 (DAC)—通過(guò)獨立的假肢控制器控制 4 臺附加馬達。這種增強功能使假臂能夠在用戶(hù)行走時(shí)自由擺動(dòng)，而不是僵硬地懸掛不動(dòng)，從而實(shí)現更自然、更舒展的動(dòng)作?？刂破鞯母郊犹幚砟芰€使用戶(hù)能夠同時(shí)運動(dòng)關(guān)節，更容易完成日常任務(wù)，如：同時(shí)觸摸并抓住物體。

C2000 控制器集成了 265KB 閃存，能夠簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)及現場(chǎng)軟件更新時(shí)的重新編程。優(yōu)化控制外設包括：PWM 發(fā)生器、可編程通用定時(shí)器、時(shí)標采集模塊、以及無(wú)縫正交編碼器接口。C2000 平臺還具有 12 位 ADC，可為緊密的控制環(huán)路提供速率高達 12.5MSPS 的快速轉換。包括 CAN 等在內的 5 個(gè)不同的片上標準通信端口能夠提供簡(jiǎn)易的通信接口，以便與主機、測試設備、顯示器以及其他組件或網(wǎng)絡(luò )實(shí)現連接。如欲了解有關(guān)全系列 C2000 數字信號控制器的更多詳情，敬請訪(fǎng)問(wèn) www.ti.com/c2000。

基于 DSP 的控制器件提高上肢假肢的“智能性”與靈活性
控制器的嵌入式閃存以及現場(chǎng)可再編程性使 Liberating Technologies 公司能夠利用最新軟件更新和定制Boston Digital Arm，從而假肢可以通過(guò)幾乎無(wú)限制的途徑與患者連接。傳統假肢只能依賴(lài)患者運動(dòng)二頭肌和三頭肌時(shí)產(chǎn)生的電信號完成控制。不過(guò)，Liberating Technologies公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)30多種獨特的控制方式―控制上肢以完成患者的預期動(dòng)作。例如，如果截肢患者的二頭肌受傷，假肢制作師就可以對控制器進(jìn)行編程，以便只使用三頭??；如果三頭肌受傷，假肢開(kāi)發(fā)人員可以對手臂編程，以使用由二頭肌產(chǎn)生的信號。如果截肢患者經(jīng)過(guò)一段時(shí)間恢復了受傷肌肉的力量，Liberating Technologies可以重新對 Boston Digital Arm 進(jìn)行編程，以便手臂在接受以前肌肉控制的同時(shí)還可以接受恢復后肌肉的控制。

許多應用既需要TI先進(jìn)DSP技術(shù)的高性能，又需要MCU提供的豐富外設功能和簡(jiǎn)單易用性，C2000就是專(zhuān)為這類(lèi)應用而設計的數字信號控制器。這顆組件不但兼具這兩大優(yōu)點(diǎn)，其所支持的強大功能更遠超過(guò)采用微控制器的其它假肢產(chǎn)品，例如，為了避免使用過(guò)大的力量抓住物體，傳統假肢在功耗達到一定極限時(shí)需要關(guān)閉馬達，這就是說(shuō)，使用者為了恢復動(dòng)作必須反轉馬達的方向。C2000控制器可以連續監控馬達的功耗，提供一個(gè)能夠實(shí)現更高級控制的封閉式循環(huán)系統。因此，假肢手臂可以獲得足夠的智能性，使患者能夠根據當前動(dòng)作控制自己的抓舉力量并調制功率極限―無(wú)論是抓舉重物還是拿放雞蛋那樣小巧的物體。如欲了解有關(guān) Boston Digital Arm 的更多詳情，敬請訪(fǎng)問(wèn)：http://www.liberatingtech.com。

TI品種豐富的控制器產(chǎn)品實(shí)現無(wú)限創(chuàng )新
從超低功率 MSP430、基于 32 位通用 TMS470 ARM7的MCU 到高性能 TMS320C2000數字信號控制器，TI 都能為設計人員提供最豐富的嵌入式控制解決方案。設計人員還可以利用 TI 的全面軟硬件工具、范圍廣泛的第三方產(chǎn)品以及及時(shí)而周到的技術(shù)支持顯著(zhù)加速產(chǎn)品的上市進(jìn)程。