仿人型殘疾人用半掌手機(jī)構(gòu)及其傳感器系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著機(jī)器人靈巧手技術(shù)的發(fā)展，假手的研究也取得了長足的進(jìn)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(jié)合國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“新一代仿人型殘疾人假手系統(tǒng)及理論的研究”(項(xiàng)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(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。然后，針對手指基指節(jié)截?cái)嗷颊哐兄评脷堄嗷腹?jié)驅(qū)動(dòng)的Partial Finger，此手指重55克，具有兩個(gè)自由度，采用被動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，手指外形和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)高度擬人化，并設(shè)計(jì)連接機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Partial Finger的方便快速拆裝。其次，針對四指掌骨截?cái)嗷颊哐兄凭哂辛ξ桓兄δ艿腜artial Hand，該手重310克，有四個(gè)手指，每個(gè)手指一個(gè)獨(dú)立自由度，驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)置于手指內(nèi)部，指尖最大出力可達(dá)15.7N，開合速度約1.12

3、秒，該手外形和運(yùn)動(dòng)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(dòng)作。
　　基于桿組法建立半掌手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析基本桿組的運(yùn)動(dòng)特性，研究以任意定傳動(dòng)比傳動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，確定機(jī)構(gòu)參數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化?；谔摴υ斫胝剖值撵o力學(xué)模型，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　基于虛擬彈簧方法建立半掌手手指動(dòng)力學(xué)模型，研究力彈簧剛度對動(dòng)力學(xué)模型的影響規(guī)律，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。虛擬彈簧方法通過使用力彈簧代替約束