可延展关节的软体外骨骼手指及其制备的研究
发布时间：2021-09-01 14:42
随着驱动技术、塑性材料的发展,使得制作软体机器人成为了可能,相较于传统的刚性康复机器人而言,软体康复机器人具有无法替代的优势:软体康复机器人可以实现连续变形,理论上具有无限的自由度,可以很轻松的完成刚性机器人很难甚至无法完成的任务,并且具有和生物体更好的兼容性;软体康复机器人刚度较低,在驱动患者进行康复运动的同时能够跟随患者畸形的运动轨迹运动并提供向预定运动轨迹方向的力,而不是强行使患者按照预定运动轨迹运动。因此将软体机器人将成为康复设备的最佳选择。本文首先对人手指关节运动规律进行了分析,进而提取手指外骨骼手关节的运动模型,据此设计了一种新型的可附着在手指外侧,辅助顺应手指关节运动的软体可延展关节。该关节基于FEAs驱动形式,关节本体为了保证外骨骼手关节处大的延展性,采用优化的波纹管状结构,在保证有效延展的同时,降低了自身在变形过程中的能量消耗,提高了驱动能力,同时在褶皱凸起处内嵌了刚性骨架,使得整个关节变成刚柔偶合体,有效减弱了气动柔性关节的气球效应,提高了关节的刚度。并利用ABAQUS有限元分析软件优化分析了关节的结构,运动角度和驱动能力。其次,基于上述分析,设计了一个三指软体外骨...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MIME康复系统（a）和ARMin康复臂（b）
图 1-2 HEXORR 手部康复机器人图 1-2 所示为美国应用生物机械于康复研究中心（Center for Appmechanics and Rehabilitation Research (CABRR)）研制的 HEXORR 手部康复[11,12]，该康复机器人为外骨骼形式，可以实现手指的全自由度运动；它由两控制的模块组成，其中一个模块由四连杆组成，可以驱动四指同时进行康复拇指连杆将拇指的掌指关节和近指关节简化为绕腕掌关节转动，可以驱动拇屈伸和外展/内收运动。可以根据患者需求切换被动康复模式和力辅助模式图 1-3 为日本岐阜大学研制的手部运动辅助康复机器人[13]。该机器人由一自由度手部外骨骼和数据手套构成。和 MIME 系统相同，该手部康复机器人健康手上的数据手套来控制康复机器人的运动，使患手完成与健康手镜像。
哈尔滨工业大2）内骨骼式美国 Rutger 大学的 BOUZUT 等人采骼式力反馈手套 RutgersMasterII[14]，它也因此也可以作为手部康复机器人使用。该气缸一端与手指相连，另一端连接到 L DIP（远指关节）和 PIP（近指关节）的转动它装有霍尔传感器和红外传感器测量手效输出可达到 20N。汽底
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[2]110甲基乙烯基硅橡胶材料参数的确定[J]. 王丽丽,王宇星,李永胜,刘宝宝,陈维毅. 实验力学. 2013(06)
[3]中风后遗症康复治疗研究综述[J]. 班东林. 中医药学报. 2013(02)
[4]基于力反馈的手部康复训练装置研究进展[J]. 王坚,王爱民,曹阳. 测控技术. 2013(02)
[5]人手食指运动学建模[J]. 刘博,张玉茹,任大伟,李继婷. 机器人. 2007(03)
博士论文
[1]手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D]. 邢科新.华中科技大学 2010
[2]基于力反馈数据手套的多指灵巧手主从控制的研究[D]. 方红根.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]一种软体机器人执行器的建模与实验研究[D]. 苗雨.哈尔滨工业大学 2017
[2]软体外骨骼手部康复机器人的研究[D]. 赵芳.天津理工大学 2016
[3]仿人型灵巧手拇指灵巧性设计方法的研究[D]. 王海荣.哈尔滨工业大学 2012
[4]手部功能康复机器人机械系统的设计与研究[D]. 张勤超.哈尔滨工业大学 2011
[5]气动柔性手指的运动分析及其控制研究[D]. 徐生.浙江工业大学 2005
本文编号：3377163
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MIME康复系统（a）和ARMin康复臂（b）
图 1-2 HEXORR 手部康复机器人图 1-2 所示为美国应用生物机械于康复研究中心（Center for Appmechanics and Rehabilitation Research (CABRR)）研制的 HEXORR 手部康复[11,12]，该康复机器人为外骨骼形式，可以实现手指的全自由度运动；它由两控制的模块组成，其中一个模块由四连杆组成，可以驱动四指同时进行康复拇指连杆将拇指的掌指关节和近指关节简化为绕腕掌关节转动，可以驱动拇屈伸和外展/内收运动。可以根据患者需求切换被动康复模式和力辅助模式图 1-3 为日本岐阜大学研制的手部运动辅助康复机器人[13]。该机器人由一自由度手部外骨骼和数据手套构成。和 MIME 系统相同，该手部康复机器人健康手上的数据手套来控制康复机器人的运动，使患手完成与健康手镜像。
哈尔滨工业大2）内骨骼式美国 Rutger 大学的 BOUZUT 等人采骼式力反馈手套 RutgersMasterII[14]，它也因此也可以作为手部康复机器人使用。该气缸一端与手指相连，另一端连接到 L DIP（远指关节）和 PIP（近指关节）的转动它装有霍尔传感器和红外传感器测量手效输出可达到 20N。汽底
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[2]110甲基乙烯基硅橡胶材料参数的确定[J]. 王丽丽,王宇星,李永胜,刘宝宝,陈维毅. 实验力学. 2013(06)
[3]中风后遗症康复治疗研究综述[J]. 班东林. 中医药学报. 2013(02)
[4]基于力反馈的手部康复训练装置研究进展[J]. 王坚,王爱民,曹阳. 测控技术. 2013(02)
[5]人手食指运动学建模[J]. 刘博,张玉茹,任大伟,李继婷. 机器人. 2007(03)
博士论文
[1]手功能康复机器人系统若干关键技术研究[D]. 邢科新.华中科技大学 2010
[2]基于力反馈数据手套的多指灵巧手主从控制的研究[D]. 方红根.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]一种软体机器人执行器的建模与实验研究[D]. 苗雨.哈尔滨工业大学 2017
[2]软体外骨骼手部康复机器人的研究[D]. 赵芳.天津理工大学 2016
[3]仿人型灵巧手拇指灵巧性设计方法的研究[D]. 王海荣.哈尔滨工业大学 2012
[4]手部功能康复机器人机械系统的设计与研究[D]. 张勤超.哈尔滨工业大学 2011
[5]气动柔性手指的运动分析及其控制研究[D]. 徐生.浙江工业大学 2005
本文编号：3377163
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