模拟人类形指和软机器人外指之间的多接触点物理相互作用,用于可穿戴的康复机器人应用程序

科学领域:

• 机器人技术 机器人技术 机器人技术
• 生物力学 生物力学
• 康复工程 康复工程

背景情况:

• 控制康复机器人需要考虑复杂的人机器人物理交互在多个接触点和用户生物力学变化.
• 软的机器人外骨架为物理治疗提供了潜力,但需要精确的建模才能有效控制.

研究的目的:

• 介绍一个软机器人外数字与人类形指纹模型相互作用的准静态模型.
• 通过解决分布式物理相互作用和生物力学变异,使康复机器人能够有效控制.

主要方法:

• 开发了软机器人,人形手指及其合相互作用的准静态分析模型.
• 模拟人类手指作为一个多刚性的身体结构和软机器人作为一个混合软硬的形模型.
• 为了软弹性体和实验验证,利用了一个超弹性构成模型 (Yeoh的第三阶段).

主要成果:

• 理论和模拟结果与自由运动和受约束运动的实验数据密切匹配.
• 该模型表现出良好的一致性,在受约束运动的实验误差范围内有偏差.
• 强调了在软机器人模型中整合执行器延长的重要性.

结论:

• 准静态模型有效地捕捉了与人类手指交互的软机器人外数字的动态.
• 这种建模方法对于在物理治疗中推进康复机器人的控制和应用至关重要.
• 精确的建模,包括执行器延长,是提高软机器人康复设备性能的关键.