一种单电机驱动外骨骼康复机械手的 机构设计与运动分析

根据人手生物学结构,文章设计并制作了一种可用于手指康复训练的外骨骼机械手。该康复机械手由单一电机驱动,可同时训练5个手指,每个手指训练机构具有2个自由度,分别完成弯曲/伸展和内收/外展运动。文章详细介绍了康复机械手的结构及功能,采用封闭矢量方程建立了康复机械手训练机构的运动学模型,并分析了康复机械手的运动空间;利用ADAMS软件仿真了康复机械手各个关节点、指尖点的运动轨迹和3个关节所受到的力与力矩。制作的样机近端指间关节和远端指间关节弯曲角度关系曲线与正常成年男性食指的对应关系曲线相比较,可决系数R~2=0.913 4,验证了该康复机械手设计方案的可行性和功能性。     

医用康复机械训练手动力学仿真研究

医用康复机械训练手是一种辅助人体手部关节运动的机械系统,它根据人体手部结构特点以及可穿戴康复机械训练手的功能要求,在原有康复机械手机械结构的设计基础上,利用三维设计软件对已有康复机械手的结构进行改进设计,使外骨骼康复机械手能够满足辅助人体手部康复的功能。并利用多体动力学软件ADAMS建立康复机械训练手虚拟样机模型,分别从空手和抓握杯子两种情况对机械训练手进行动力学分析,分析结果得到两气缸驱动的合理范围和结构尺寸,为机械手的设计、优化与运动控制提供参考数据。     

一种穿戴式康复外骨骼机械手的设计和分析

基于大脑可塑性理论和连续被动康复训练运动(continuous passive motion,CPM)疗法在手部康复的运用,文章设计了一种外骨骼机械手.该机械手各手指设置一个自由度,利用双平行四边形投影机构和关节对中结构相结合的方式带动患指;为适应康复时的手部姿态,设计腕关节弯曲机构和桡尺关节翻转机构;对手指训练机构进...     

5自由度康复治疗机械手的设计与仿真

在借鉴现有康复治疗机械手优缺点的基础上,从人手的解剖学入手,详细给出了气缸式康复治疗机械手各模块的设计和计算分析过程.通过各模块工作空间的实例演算与机械手的整体动力学仿真模拟,验证了该机械手在康复治疗中的可行性.     

用于康复训练的柔性机械手设计与实现

基于柔性螺旋驱动机构,设计了一种应用于手开闭困难患者康复训练的柔性手部外骨骼机械手．该机械手通过柔性螺旋驱动机构带动柔性手指,产生大变形从而实现双向弯曲运动．通过对手指模型的简化,利用悬臂梁模型建立了柔性手指弯曲力学模型,进而得到了手指末端弯曲角度和弹簧旋转圈数之间的运动学关系．针对模型误差问题,建立了误差补偿函数对所建立的手指弯曲运动学模型进行修正,并实验验证了修正模型的有效性．最后,研制了柔性机械手,并对机械手的弯曲及负载能力进行了实验验证．     

下肢牵伸装置的结构设计及运动分析与仿真

根据脑卒中患者的术后康复训练的需求,基于人机工程学原理和康复医学,并根据序列训练法开发设计了一款下肢牵伸装置机械器具。介绍了该康复设备的设计参数的选取及整体的设计思路,根据序列训练法的要求对各训练单元进行了设计;对该下肢牵伸康装置的整体和各康复单元进行了设计三维仿真及运动学分析,并结合软件ADAMS进行了运动学仿真验证;最后对工程样机进行了临床实验。     

新型可穿戴式多自由度气动上肢康复机器人

针对中风和脑外伤患者的运动功能障碍问题,设计了一种新型可穿戴式多自由度上肢康复机器人,采用气动肌肉驱动,能有效辅助患者完成肩伸、肩旋、肘伸以及指掌和指间关节的复合功能运动训练.最后,采用PID控制器进行了初步的临床实验,实现了各关节角度的参考轨迹跟踪.实验结果验证了所设计的上肢康复机器人的可用性和有效性.     

创伤手指康复机械手嵌入式控制系统

针对研制的创伤手指功能康复机械手,研究了以ARM芯片S3C2410为核心的嵌入式系统平台、基于SPI总线的电机控制和数据采集模块,以及控制软件和图形用户界面的设计,还结合机械系统设计了传感系统,实现了康复运动产生、康复数据采集等系统功能,为该系统用于临床康复试验奠定了基础。     

基于指部感觉刺激的手功能康复系统研究

为解决手功能康复难题,针对康复科医生手动刺激患者指部缓解痉挛的治疗方法,文章设计一款基于指部感觉刺激的手功能康复平台系统,该系统分为康复训练装置、下位机控制系统、上位机控制软件3个部分。为治疗不同程度的手功能障碍患者,根据不同按压力度设置3种训练模式;根据表面肌电信号设计一种定量评估手功能康复效果的方法,通过识别患者手指伸展的手势情况进行评估;最后通过样机试验测试,证明该手功能康复系统能够代替医生进行手部刺激训练并能对康复效果进行定量评估,大大提高按压刺激的精准度和效率。该文研究结果可为手功能康复治疗提供一种有效的康复训练装置。     

玻璃镀膜取料机械手设计

针对玻璃镀膜取料机械手的设计,首先根据该种机械手的技术要求,进行了整体方案的设计.然后用三维造型软件对机械臂和叉形机械手进行了三维造型和虚拟装配,并进行了虚拟运动实现.对叉形机械手进行了力学分析,得出了叉形机械手应力分布示意图和叉形机械手受力后位移示意图,通过实验得出该机械手运行的工位数值,使用控制系统对其进行补偿,进一步得出了该机械手运行的精准度.为玻璃镀膜相关企业的取料工作解决了一些常见的问题.     

气动通用上下料机械手结构设计

通过对机械手实际工作环境的了解,对该机械手进行了总体方案设计,确定了该机械手为圆柱坐标型四自由度通用机械手,故同时设计了机械手的夹持式手部结构和吸附式手部结构,可以更换使用。该机械手既可以用于搬运小型零件,也可供教学、实验使用,使用范围广。本文计算出了手部夹紧气缸所需的驱动力,设计了机械手的手部结构、腕部结构、臂部结构。     

一种基于视觉识别的按钮自主操作机械手

针对机器人自主按压按钮的操作需求,设计了一种适于机器人安装的基于视觉识别的四自由度(Degree of freedom,DOF)按钮自主操作机械手。结合功能需求对该机械手的机械结构和控制系统进行设计,通过几何法求解了机械手的运动学正反解,并规划了其运动轨迹。采用支持向量机对按钮样本进行训练和预测,并通过视觉对按钮进行定位。最后制作了按钮自主操作机械手样机,并进行了按钮识别、机械手定位和按压按钮实验。实验结果表明,该文4-DOF自主操作机械手的按钮识别成功率达94%,控制定位精度达10 mm,能够自主完成按钮按压操作。     

4自由度串联式机械手轨迹运动学的分析

为了实现4自由度串联式机械手的轨迹控制,为实验室设计一种4自由度串联式机械手的结构,基于D-H坐标变换理论,建立了该机械手位置运动学模型,研究了该模型的正、逆解问题。通过计算机仿真,验证了该模型及其正解的正确性。以此为基础,分析了该4自由度串联式机械手的工作空间,并导出该模型逆解的解析式,为实现该机械手的轨迹的精确控制奠定了基础。     

移动机械手的整体运动学建模与控制

移动机械手由一个机械手固定安装在一个移动平台上构成.移动平台和机械手的不同物理特性使移动机械手的建模和协调控制成为机器人领域的难点之一.本文对移动机械手进行了运动学分析,给出了其整体运动学建模方法;针对移动机械手的非线性和强耦合特点,设计了PD反馈控制器;仿真实验证明该控制器具有良好的控制效果.     

码垛机械手机电液联合仿真研究

为提高型材码垛机械手的设计效率,分析该机械手的动态特性,提出一种采用基于ADAMS和MATLAB/Simulink的机电液联合仿真分析方法。首先,建立型材码垛机械手三维实体模型,导入ADAMS中建立码垛机械手机械系统动力学模型,并验证模型的正确性;其次,在MATLAB/Simulink中建立码垛机械手控制系统模型,并通过ADAMS接口实现码垛机械手机电液联合仿真研究。结果表明该方法能够有效分析码垛机械手动态特性,为型材码垛机械手的设计开发提供理论依据。     

基于入侵性杂草优化的机械手逆向运动学求解

为了有效提高机械手控制中逆向运动学求解的速度和准确度,提出一种基于极限学习机-入侵性杂草优化的机械手逆向运动学求解方法;建立工业六自由度机械手的正向运动学模型,并利用训练较快的极限学习机计算机械手关节角度向量,即输出机械手关节逆运动学初解;利用入侵性杂草优化算法对得到的初始逆解进行优化,取最小适应度时的杂草位置作为输出...     

复合材料模压工业配件脱模取件机械手的设计原理

分析了复合材料模压工业配件脱模取件机械手的工作过程,设计了该机械手的组成和各执行机构运动循环图,从理论上论证了这种机械手的设计原理。     

深井救援机械手的机构设计

救援设备的性能特点直接影响救援的效率和成功率,针对深井掉人事故的救援问题,提出了一种快速、高成功率的深井救援机械手代替消防人员实施井下营救．描述了机械手的总体设计方案,设计了机械手的定位、调位和夹持3个主要机构,阐述了井下人员在不同状态下机械手的工作过程,该机械手丰富了深井救援装备的研究成果．     

基于弹簧模型的柔性机械手动力学建模及仿真

针对目前柔性机械手动力学建模方法计算复杂和精度难以控制的问题,提出一种新的基于弹簧和刚体的单杆柔性机械手模型的动力学建模方法.该方法通过简化杆件,将杆件分解为若干由弹簧连接的刚体,引入弹簧的弹性势能代替杆件实际变形产生的弹性势能,代入拉格朗日方程建立柔性机械手动力学模型.基于该动力学模型完成机械手末端运动轨迹及机械手运动角度、角速度的计算机仿真,并将仿真结果与应用二阶假定模态法建立的机械手动力学模型得到的结果比较,验证了新模型的可行性.     

基于表面肌电信号的下肢康复主动训练研究*

由于传统的人工康复手段已经很难满足患者对康复治疗的需求,因此提出一种基于表面肌电信号的下肢康复主动训练模式。通过提取患者下肢肌电信号在时域内的特征量,经BP神经网络辨识患者的运动意图,最后将辨识结果作为驱动下肢康复机器人的信号源,实现对患者的主动康复训练。根据临床试验中患者在主动训练前后各项生命体征数据稳定,以及主动训练后神经功能和运动功能具有显著恢复效果患者数较传统训练模式提升了50%,表明该主动训练模式的可行性和安全性。为今后深入研究主动康复训练奠定了理论和实践基础。