康复机械手是一种帮助手外伤患者迅速康复的医疗机器人,依据是现代循证医学(Evidence Based Medicine,简称EBM)和连续被动理论(Contin-uous Passive Motion,简称CPM),对手外伤患者进行连续被动运动训练有利于手指功能康复,这项研究已经成为生物医学工程及机器人学科的一个热点方向。结构仿生、重量轻、体积小、可靠性高、控制简单和操作灵活方便是多自由度康复机械手的发展趋势。作者研究了国内外嵌入式系统的发展现状,依据嵌入式设计方法,比较各种嵌入式微处理器的性能,围绕嵌入式微处理器选择合适的嵌入式操作系统,以康复机械手设计指标为依据,设计制作了满足康复机械手功能需求的嵌入式控制系统。本文首先阐述了康复机械手各个子系统的基本结构和功能,主要包括机械本体,采集手指位置、力矩信号的传感器系统以及基于ARM、FPGA和DSP的电气系统。其次,根据直流电机PWM(Pulse Width Modulation)控制原理,设计制作了基于FPGA的直流电机驱动器。驱动器包括微型驱动模块、运动控制模块、传感器信号采集模块。FPGA作为驱动器的核心器件,主要负责产生控制电机的PWM信号,采集传感器信息并把信息通过LVDS(Low Volt-age Differential Signaling)方式上传给嵌入式控制器。再次,设计制作了基于ARM和DSP的异构双处理器构成系统的嵌入式控制器。该控制器由以ARM为核心的人机交互模块和以DSP为核心的实时任务处理模块组成,这样控制器既可以进行人机交互通讯的多任务处理,又可以对康复机械手的运动实时控制处理。ARM与DSP双核通过HPI总线通讯。最后,完成了嵌入式控制器的软件设计开发。软件设计包括Linux下设备的驱动程序设计,Linux操作系统的编译和移植和基于MiniGUI的图形用户界面的编写。