外附骨骼康復(fù)機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、康復(fù)工程學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)中的一個(gè)新的重要分支學(xué)科，將外骨骼機(jī)器人應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)學(xué)是最近幾年來康復(fù)醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要研究分支。其中外附骨骼機(jī)械手系統(tǒng)是外骨骼康復(fù)機(jī)器人當(dāng)中的一個(gè)組成部分，它是根據(jù)人手的各種運(yùn)動(dòng)特征設(shè)計(jì)的，將其穿戴于手部生理機(jī)能喪失或者障礙的患者手上，可以輔助患者完成各種難以完成的動(dòng)作。
　　 本文研究的外附骨骼機(jī)械手系統(tǒng)是在參考以往各種外骨骼機(jī)械手以及康復(fù)醫(yī)學(xué)理論基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一只能夠幫助患者抓起一個(gè)水杯并能完成喝水動(dòng)作

2、的外骨骼機(jī)械手。以往應(yīng)用于康復(fù)醫(yī)學(xué)中的外骨骼機(jī)械手系統(tǒng)的研究，主要致力于輔助患者完成手部運(yùn)動(dòng)，如張開和握緊，以達(dá)到活動(dòng)手部肌肉，完成康復(fù)的目的。本文在本外骨骼機(jī)械手的設(shè)計(jì)中，加入了一個(gè)完成抓起水杯的動(dòng)作，使機(jī)械手在達(dá)到恢復(fù)手部肌肉生理機(jī)能的目的同時(shí)還能夠完成簡單的日常動(dòng)作。本文主要研究內(nèi)容包括：
　　 第一，基于Pro-E完成了外骨骼機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)。并針對外骨骼機(jī)械手輔助人手完成抓起水杯動(dòng)作的設(shè)計(jì)目的，以及人手的尺寸等

3、實(shí)際情況，對外骨骼機(jī)械手系統(tǒng)的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 第二，選用了氣缸驅(qū)動(dòng)作為機(jī)械手的主要驅(qū)動(dòng)，打破了外骨骼機(jī)器人中對電機(jī)驅(qū)動(dòng)和人工肌肉驅(qū)動(dòng)的依賴。
　　 第三，對外骨骼手系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。針對本外骨骼機(jī)械手抓握水杯的設(shè)計(jì)目的，對其進(jìn)行了正向和逆向的位姿分析，通過一系列的位姿矩陣方程獲得了氣缸推桿與機(jī)械手終端的位姿關(guān)系，為二指型機(jī)械手設(shè)計(jì)的尺寸綜合提供了依據(jù)。
　　 最后，基于Ansys對其中的重要零件