生物机电一体化假肢手的仿真系统

发布时间：2021-11-21 09:58

　　随着生物机电一体化系统技术的发展,肌电控制仿人假肢手得到广泛研究。本学位论文开发了肌电控制欠驱动仿人假肢手的仿真系统。该系统可实现假肢手的操作过程模拟,用于欠驱动假肢手的运动特性以及力/力矩分配特性的计算机辅助分析。此外,该系统还可应用于假肢手肌电控制接口中生物信号处理与解码算法的模拟与验证,为肌电控制接口的研究和开发提供支持环境。论文的主要研究工作如下:建立了连杆机构欠驱动拟人假肢手的运动学和静力学模型,分析了影响拟人手抓取力分配特性的主要因素。开发了欠驱动假肢手的仿真系统,可实现假肢手的运动特性、抓取静力特性仿真以及基于肌电控制信号的操作仿真。开发了肌电信号采集与处理软件系统,完成了基于USB的通讯软件开发。主要包括下位机的固件程序和上位机的客户应用程序。软件系统可实现肌电信号的特征提取和模式分类。利用所开发的假肢手仿真软件系统和信号采集处理系统,构建了欠驱动假肢手的半物理仿真平台,完成了利用多通道前臂肌电信号控制虚拟手操作的实验。仿真系统进一步开发后可应用于欠驱动仿人假肢手的计算机辅助设计,并为生物/机械接口研究实验平台。 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

OttoBock研发的假肢手Fig.1-2TheprostheseproducedbyOttoBock英国南安普顿大学近年来对假手和机器人灵巧手的研制是基于对人手和手指的

图 1-3 南安普顿大学机械手Fig. 1-3 Hand designed by Southampton University了解决假手的手指的驱动与自由度的矛盾，国际所谓欠驱动，即驱动器的数量少于自由度的数量活性，但可控性并不是很好，也限制了手的质量新的方向。但假肢手的自由度并非完全独立[6][7]IL/RTR（Rehabilitation Technology Research）Cenperiore Sant’Anna）在欧盟的 Cyberhand 研究项目列多指欠驱动手，包括 RTRI、RTRII 和 RTRIII 6 个主动自由度和 2 个从动自由度，每个手指两节关节。末端关节为从动关节。集成了位置反馈关节的角度位置，力反馈系统为安装在每个手指要能实现圆柱抓取。自由度和 2 个独立驱动电机，大拇指可以进行内腱的拉力通过滑轮在各个关节产生力矩；同时通

RTR系列手（a）RTRI（b）RTRII（c）RTRIIIFig.1-4RTRseriesofhands:(a)RTRI(b)RTRII(c)RTRIII

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3509288