遠程康復信息采集控制系統(tǒng)的組成及其設計與實現(xiàn)

　　遠程康復系統(tǒng)中，信息采集系統(tǒng)是其主要的組成部分，如何遠距離對信息采集系統(tǒng)進行有效控制，其實現(xiàn)效果的優(yōu)劣，實現(xiàn)速度的快慢，對整個系統(tǒng)的性能起著關鍵性的作用。由于遠程康復信息采集系統(tǒng)是多變量、非線性的時變系統(tǒng)，很難建立整個同步控制系統(tǒng)的精確數(shù)學模型。因此就需要利用一種有效的控制方法——模糊控制。

　　2 遠程康復信息采集控制系統(tǒng)的構(gòu)成

　　遠程康復信息采集控制系統(tǒng)示意圖如圖1所示。該系統(tǒng)就是一個輔助攝像用的機器人，它可以接受指令以某條空間曲線為路徑來觀察患者。此控制系統(tǒng)主要由兩個功能模塊來實現(xiàn)，一是現(xiàn)場站點的PC機，通過Internet來接收遠方站點的控制命令，經(jīng)過模糊控制算法處理之后，再通過RS 232串口傳給單片機處理系統(tǒng)，來控制小車、云臺、攝像機的運動。另外現(xiàn)場站點的PC機還可以將從攝像機采集到的圖像信息根據(jù)要求進行處理，再通過Internet以適當?shù)姆绞匠尸F(xiàn)給遠方站點，供遠方的康復專家和輔助設計廠商診斷、設計之用。二是單片機控制系統(tǒng)，主要用來控制小車、云臺、攝像機的運動，使其能夠到達合適的方位，以便遠方康復專家不受時空限制、實時地觀察患者的身體狀況，進行遠程診斷和評估。單片機控制系統(tǒng)還可以對檢測電機到位等傳感器的信號進行處理，并將控制模糊控制系統(tǒng)執(zhí)行單元的情況反饋給遠方站點。簡單來說，此模糊控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)自動控制裝載信息采集裝置的小車、帶動攝像機的云臺和攝像機的運動，根據(jù)要求采集實時視頻或圖像信息，供診斷和輔助產(chǎn)品設計之用。

　　3 遠程康復信息采集系統(tǒng)的模糊控制設計

　　3.1 信息采集系統(tǒng)的模糊控制策略

　　本系統(tǒng)的輸入變量為：小車到目標的轉(zhuǎn)向角，小車到目標的距離，云臺距離目標的高度，攝像機與目標的方向角和距離，一共6個輸入變量。輸出變量為：小車舵電機的運行速度、方向，小車驅(qū)動電機的運行速度、方向，帶動云臺上下運動的電機的運行速度、方向和云臺的四個轉(zhuǎn)向一共10個輸出變量。所以該信息采集系統(tǒng)初步控制對象就有6個輸入變量和10個輸出變量，屬于多輸入一多輸出結(jié)構(gòu)的模糊控制器。

　　通過模糊解藕將此多輸入一多輸出模糊控制結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為單變量模糊控制器來進行設計。下面以控制小車驅(qū)動電機的速度為例來詳細說明模糊控制規(guī)則的建立。