仿人型殘疾人用半掌手機構及其傳感器系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著機器人靈巧手技術的發(fā)展，假手的研究也取得了長足的進步，但是還基本停留在全掌手的研究階段，針對手部部分殘疾的半掌手的研究剛剛起步。據(jù)調(diào)查，部分手殘疾患者在上肢殘疾患者中占有很大的比例，目前還缺少適用于這一類人群的功能性假肢。本文結合國家自然科學基金重點項目“新一代仿人型殘疾人假手系統(tǒng)及理論的研究”(項目編號：50435040)，研制了Partial Finger和Partial Hand。
　　首先介紹半掌手的研究現(xiàn)狀，并對人手

2、骨骼結構進行分析。然后，針對手指基指節(jié)截斷患者研制利用殘余基指節(jié)驅(qū)動的Partial Finger，此手指重55克，具有兩個自由度，采用被動方式驅(qū)動，手指外形和運動狀態(tài)高度擬人化，并設計連接機構，實現(xiàn)Partial Finger的方便快速拆裝。其次，針對四指掌骨截斷患者研制具有力位感知功能的Partial Hand，該手重310克，有四個手指，每個手指一個獨立自由度，驅(qū)動電機內(nèi)置于手指內(nèi)部，指尖最大出力可達15.7N，開合速度約1.12

3、秒，該手外形和運動方式充分考慮擬人化要求，可以配合拇指完成球狀、柱狀抓握，兩指、三指、四指和五指捏取等動作。
　　基于桿組法建立半掌手的運動學模型，分析基本桿組的運動特性，研究以任意定傳動比傳動的四桿機構的設計方法，確定機構參數(shù)并進行優(yōu)化?；谔摴υ斫胝剖值撵o力學模型，并進行仿真驗證。
　　基于虛擬彈簧方法建立半掌手手指動力學模型，研究力彈簧剛度對動力學模型的影響規(guī)律，并進行仿真驗證。虛擬彈簧方法通過使用力彈簧代替約束