随着祖国载人航天事业的不断发展,对航天服的性能要求也将会不断提高,尤其是舱外航天服。舱外航天服除了为宇航员提供基本的生命保障外,还应具有高的活动性能,从而使宇航员能够有效地完成各种舱外作业。宇航员的舱外作业主要通过手部来完成,所以作为末端操作环节的舱外航天(EVA)手套的灵活性直接影响宇航员的作业能力。本文研制了EVA手套力学特性测试外骨骼手的底层控制系统,结合测量外骨骼手机械本体,为EVA手套的测试和设计奠定了良好的基础。首先,本文介绍了EVA手套力学特性测试外骨骼手的测量原理,简要讲解了外骨骼手单个手指的机械结构,描述了上层和底层控制系统,详细讲述了底层控制系统的总体方案。其次,设计了外骨骼手底层控制系统的硬件电路,包括微型驱动器模块电路的设计,基于FPGA的运动控制器电路的设计,传感器信号调理以及模/数转换电路的设计。再次,设计了基于NiosII的可编程片上系统(SOPC),主要包括传感器数字信号采集模块、码盘信号处理模块以及电机控制信号生成模块的VHDL程序设计和NiosII软核处理器模块的设计。最后,本文通过时序仿真和PD闭环实验验证了基于FPGA的底层控制系统的控制功能。