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Updated: Sep 19, 2025
08:23
The Bionic Clicker Mark I & II
Published on: August 14, 2017
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软生物模拟手指的建模和模拟,使用新的软指设计,用于使用ANN的生物手应用
Eman R A Soliman1, Ayman Nada1, Hiroyuki Ishii2
1Mechatronics and Robotics Engineering, Egypt Japan University of Science and Technology, Alexandria, Egypt.
Biotechnology notes (Amsterdam, Netherlands)
|June 16, 2025
概括
这项研究引入了一种新的软生物模拟手指和指,用于生物手,通过几何设计优化灵活性. 人工指精确地模仿人类手的动作,提高了假肢应用中的灵巧性.
科学领域:
- 生物模拟学和机器人学
- 软机器人软机器人 软机器人软机器人
- 假肢设计 假肢设计
背景情况:
- 生物手需要先进的灵巧和自然运动复制.
- 现有的假肢设计往往缺乏人类手的灵活性和细微的动作.
- 气动执行器为合规和适应性强的机器人系统提供了潜力.
研究的目的:
- 设计和评估一种新的软生物模拟手指和指,以增强生物手的功能.
- 研究几何参数对气动执行器灵活性和变形的影响.
- 开发一种柔软的指,能够复制人类手指甲骨关节 (CMC) 关节的复杂运动.
主要方法:
- 基于PneuNets框架开发人类形状的气动柔性手指和指结构.
- 指纹模型中几何参数的系统变化,包括墙壁厚度和腔室数量.
- 使用模拟来分析不同气压下手指变形和曲角度.
- 采用人工神经网络 (ANN) 进行前向动力学建模以预测系统行为.
主要成果:
- 减少墙壁厚度 (2毫米) 与较厚的模型 (3毫米,<50°) 相比,显著增加了指纹曲角度 (>80°在120kPa).
- 指纹设计中的每一个额外的腔室贡献了大约41%的灵活性.
- 开发的软指模型成功地复制了人类CMC关节的运动范围和对立能力.
- ANN 模型准确估计了曲角度和末端位置,从而增强了系统控制.
结论:
- 优化的几何设计,特别是减少墙壁厚度和增加室内数量,大大提高了软气动执行器的灵活性.
- 新的软指设计实现了自然的对立和灵巧性,这对于先进的生物手应用至关重要.
- 整合ANN可以提高生物模拟手系统的预测控制和适应能力.
