高自由度的面料软手套与巧妙的指辅助
Jianing Sun1, Miao Feng1, Dezhi Yang1
1Robotics Institute and State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
Soft robotics
|March 5, 2026
概括
这项研究引入了一款具有先进指辅助的15DOF软手套,大大扩大了手部残疾人的工作空间. 新的设计使复杂的手势和多功能抓取成为可能,提高了灵巧度.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 康复工程 康复工程 康复工程
- 软式驱动器 软式驱动器
背景情况:
- 面料软手套为手部残疾人提供安全,轻量级的辅助.
- 现有的设计往往缺乏全面的指移动性,限制了任务的有效性.
- 巧妙的操纵需要广泛的工作空间和多DOF手动功能.
研究的目的:
- 开发一款高DOF面料软手套,增强指辅助功能.
- 改善手部残疾人的工作空间和操纵能力.
- 整合新的软执行器,以实现全面的手动.
主要方法:
- 设计了一个15-DOF软手套,使用面料式气动执行器 (FPA) 和气动人工肌肉 (PAM).
- 嵌入式双向FPA用于指纹曲/延伸,X-PAM用于指运动,Y形FPA用于指纹绑架.
- 通过指动力学建模优化X-PAM定位,以最大限度地提高指尖的工作空间.
主要成果:
- 手套实现了15个DOF,包括手指和指的动作 (屈曲/伸展,绑架/拉伸,对立/重置).
- 优化的指操作将被动工作空间扩展到活跃工作空间的约70%.
- 通过镜子控制系统证明了多功能抓取 (0.1-11.5厘米,1.7-500.0g) 和精细操纵能力.
结论:
- 开发的高DOF软手套显著提高了手的功能和辅助应用的灵巧性.
- 软执行器和优化的指机制的新集成为手部康复提供了一个有前途的解决方案.
- 手套有效地支持动力抓取,精确抓取和复杂的操纵任务.
