腦機接口技術(shù)下仿生手的結(jié)構(gòu)建模及分析.pdf

1、隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，肢體殘障尤其是重度肢體殘障患者的生活質(zhì)量越來越受到社會的重視。提高他們的生活質(zhì)量，讓他們更有尊嚴(yán)的生活，成為國家和社會關(guān)注的問題。因此，假肢的開發(fā)和研制成為本領(lǐng)域研究的熱點，尤其是仿生手的研究成為其重點方向，并取得有了較大的進(jìn)步。隨之，對于這些仿生手的控制源信號問題也在不斷的探索中。近年來，隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展和成熟，為那些肌肉損傷和重度癱瘓的患者提供了新的交流手段，患者可以通過腦電信號來控制仿生手的運動，以給生

2、活帶來極大的便利。本文在對仿生手及其控制源的研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析總結(jié)基礎(chǔ)上，對仿生手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計、建立模型，并對其性能進(jìn)行了分析，并對其應(yīng)用于腦機接口技術(shù)下的整個系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建及模擬仿真。
　　首先，從仿生角度出發(fā)，在以人手的結(jié)構(gòu)和尺寸為設(shè)計基礎(chǔ)上，對仿生手的結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，利用有限元分析軟件對仿生手進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)的三維建模。包括拇指和食指及其他三根手指的模型，手掌及指根部的三維模型，手指內(nèi)部剖面連動機構(gòu)的示意模

3、型以及整個仿生手的三維結(jié)構(gòu)模型。
　　其次，對所設(shè)計及建立的仿生手結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗證性分析，利用有限元分析軟件對手指結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，優(yōu)化手指指骨厚度，確定指骨厚度為2.5mm。采用D-H參數(shù)表示法，建立動力學(xué)模型，并根據(jù)建立的手掌、拇指、食指坐標(biāo)系，推導(dǎo)出各手指各關(guān)節(jié)末端坐標(biāo)的運動學(xué)方程，根據(jù)這些方程，利用MATLAB軟件進(jìn)行拇指、食指的平面及空間運動軌跡分析，從而驗證了所設(shè)計仿生手的結(jié)構(gòu)的合理性及尺寸正確性。進(jìn)一步利用AN