用半包装固定装置和系列弹性执行器设计和优化一个食指外骨架

科学领域:

• 康复工程 康复工程
• 生物机械工程 生物机械工程
• 机器人技术 机器人技术 机器人技术

背景情况:

• 指指外骨架对于康复和辅助设备至关重要.
• 现有的设计经常面临着安装/卸载方便性,连接稳定性和用户舒适性方面的挑战.
• 尽量减少对指部段的潜在有害力量对于安全有效的使用至关重要.

研究的目的:

• 提出和评估一个具有增强功能的新型食指外骨架.
• 为了提高安装/卸载的方便性和连接稳定性.
• 为了增强用户的舒适性和被动安全性,同时最大限度地减少沿着法兰克斯的力量.

主要方法:

• 开发一个食指外骨架,包括半包装的固定装置和基于弹性体的联接系列弹性执行器.
• 动力学兼容性的分析,以及对近接间关节的动态静态模型的开发.
• 实施两级优化方法,以最大限度地减少沿法兰克斯的力量,并考虑到个体手指段大小的差异.

主要成果:

• 与Velcro相比,半包装的固定装置显著减少了穿上/脱落的时间.
• 与Velcro相比,固定装置和法兰克斯之间的最大相对位移减少了59.7%.
• 优化后的外骨架,与未优化后的外骨架相比,将法兰克斯的最大力量降低了23.65%.

结论:

• 拟议的食指外骨显示出卓越的穿戴/脱落方便性和连接稳定性.
• 该设计通过扭矩限制和优化力分布来提高用户舒适性和被动安全性.
• 这种新型外骨架为需要精确安全的指部运动支持的辅助和康复应用提供了有前途的解决方案.