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创伤手指康复外骨骼手系统的设计 被引量：14
1
作者 王鹏 付宜利 +1 位作者 王树国 孟庆刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期108-117,共10页
在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨... 在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨骼手能够实时反馈手指关节的角度和力信息,同时保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析,建立了外骨骼手的运动学模型,给出了外骨骼手的运动学和动力学方程。以ARM微处理器为核心,建立了基于SPI总线的外骨骼手控制系统。最后,进行了外骨骼手的运动学和动力学仿真验证及食指弯曲方向康复实验研究。实验结果表明,创伤手指康复外骨骼手系统康复原理和方法正确可行,实验的重复性误差<5%,表明外骨骼手系统能够满足创伤手指康复要求。 展开更多
关键词 外骨骼机械手 康复 创伤手指 运动学 动力学
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基于柔性仿生关节的康复外骨骼机械手设计及运动性能分析
2
作者 孔博磊 孟巧玲 +1 位作者 项世传 喻洪流 《建模与仿真》 2023年第2期1018-1030,共13页
为解决传统康复外骨骼机械手的手指关节旋转中心不一致的缺点,设计了一种基于柔性仿生关节的康复外骨骼机械手。基于欧拉伯努利梁理论及伪刚体模型,使用有限元仿真分析研究外凸圆弧形柔性铰链的刚度特性方程,提出柔性仿生关节的设计方... 为解决传统康复外骨骼机械手的手指关节旋转中心不一致的缺点,设计了一种基于柔性仿生关节的康复外骨骼机械手。基于欧拉伯努利梁理论及伪刚体模型,使用有限元仿真分析研究外凸圆弧形柔性铰链的刚度特性方程,提出柔性仿生关节的设计方法。对手部外骨骼进行结构设计并进行样机制作,通过实验验证其运动性能。该外骨骼机械手手指最大弯曲角度可达115°,在该角度下的指尖力可基本保持在2.7 N左右。实验结果表明,该外骨骼可以实现手指关节活动度被动训练,并可辅助抓握物品。本研究利用了柔性仿生关节解决了传统外骨骼机械手关节旋转中心不一致的问题,可用于手功能障碍患者的康复训练和日常生活辅助。 展开更多
关键词 外骨骼机械手 仿生关节 旋转中心 康复外骨骼 手指关节 弯曲角度 运动性能分析 伪刚体模型
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外骨骼机械手控制系统设计 被引量：3
3
作者 陈宏伟 张福海 +1 位作者 付宜利 王翔宇 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期320-323,共4页
针对脑卒中患者康复需求,研制了一种外骨骼机械手控制系统.该控制系统由现场可编程门阵列(FPGA)单芯片系统、传感器采集系统以及基于Android系统的人机交互软件组成.基于FPGA单芯片系统,通过力传感器、角度传感器和编码器实时采集外骨... 针对脑卒中患者康复需求,研制了一种外骨骼机械手控制系统.该控制系统由现场可编程门阵列(FPGA)单芯片系统、传感器采集系统以及基于Android系统的人机交互软件组成.基于FPGA单芯片系统,通过力传感器、角度传感器和编码器实时采集外骨骼机械手和患者手指的运动状态信息,并通过总线与控制系统进行通信;采用Android系统人机交互软件能够诱导患者主动进行康复治疗;该控制系统可通过检测患者手指与外骨骼机械手的接触力实现自主切换主动或被动控制策略.实验表明该系统运行稳定、与人机交互软件间的通信可靠,能够满足患者的康复需求. 展开更多
关键词 外骨骼机械手 控制系统 病人康复 人机交互 现场可编程门阵列 ANDROID
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一种穿戴式康复外骨骼机械手的设计和分析 被引量：3
4
作者 马文章 肖飞云 王勇 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第3期307-314,共8页
基于大脑可塑性理论和连续被动康复训练运动(continuous passive motion,CPM)疗法在手部康复的运用,文章设计了一种外骨骼机械手。该机械手各手指设置一个自由度,利用双平行四边形投影机构和关节对中结构相结合的方式带动患指;为适应康... 基于大脑可塑性理论和连续被动康复训练运动(continuous passive motion,CPM)疗法在手部康复的运用,文章设计了一种外骨骼机械手。该机械手各手指设置一个自由度,利用双平行四边形投影机构和关节对中结构相结合的方式带动患指;为适应康复时的手部姿态,设计腕关节弯曲机构和桡尺关节翻转机构;对手指训练机构进行运动学分析和仿真,并推出机构带动手指的角度运动关系;最后针对机械手的穿戴适应性和食指的实际运动效果进行康复试验探究。结果表明:该机械手结构简单,能够避免机构对手指关节软组织的损伤;穿戴适应性良好,手指实际运动角度重复性误差小于5%。该康复外骨骼机械手能够满足脑卒中患者手部康复训练的要求。 展开更多
关键词 外骨骼机械手 脑卒中患者 机构设计 运动学分析 运动学仿真 运动学试验
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舱外航天服手套关节力学特性测试系统 被引量：3
5
作者 王建宇 刘宏 +2 位作者 谢宗武 方红根 李谭秋 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期171-175,共5页
根据机器人学原理,提出了基于测量机械手的舱外航天服手套关节力学特性测试系统的测量原理。设计了基于平行四边形连杆的外骨骼式测量机械手,该机械手刚度大,指节长度可调节,能够围绕航天服手套实现包络运动,且机械手可双向驱动。根据... 根据机器人学原理,提出了基于测量机械手的舱外航天服手套关节力学特性测试系统的测量原理。设计了基于平行四边形连杆的外骨骼式测量机械手,该机械手刚度大,指节长度可调节,能够围绕航天服手套实现包络运动,且机械手可双向驱动。根据机械手的结构特点,建立了其运动学模型。针对舱外航天服手套柔性关节的转动特性建立了手套二自由度手指的数学模型。最后以基于高速浮点DSP的PCI控制卡为核心建立了测量机械手的控制系统。 展开更多
关键词 舱外航天服手套 外骨骼机械手 柔性关节
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外骨骼机械手臂对脑梗死上肢功能恢复的作用 被引量：1
6
作者 李文锋 余秋华 《中国实用医药》 2018年第28期41-42,共2页
目的探讨外骨骼机械手臂对脑梗死后患者上肢功能恢复的临床效果。方法选取20例发病时间≤1个月的急性脑梗死患者作为研究对象,采用外骨骼机械手臂辅助患肢进行训练,在治疗前及治疗第4周末、随访3个月对所有患者采用Fugl-Meyer上肢功能... 目的探讨外骨骼机械手臂对脑梗死后患者上肢功能恢复的临床效果。方法选取20例发病时间≤1个月的急性脑梗死患者作为研究对象,采用外骨骼机械手臂辅助患肢进行训练,在治疗前及治疗第4周末、随访3个月对所有患者采用Fugl-Meyer上肢功能评定量表(FMA-UE)、改良Ashworth肌张力评定量表(MAS)、手臂动作调查测试量表(ARAT)、功能独立性评定量表(FIM)、Barthel指数(BI)评定上肢功能恢复情况。结果治疗前、治疗第4周末和随访3个月MAS评分、ARAT评分比较差异均无统计学意义(P>0.05);治疗前、治疗第4周末和随访3个月FMA-UE评分分别为(31.3±15.0)、(48.9±13.9)、(57.7±13.2)分, FIM评分分别为(86.6±8.2)、(107.4±8.4)、(117.2±4.9)分, BI评分分别为(62.3±10.6)、(71.1±11.5)、(84.6±12.7)分;治疗第4周末和随访3个月FMA-UE评分、FIM评分及BI评分均高于治疗前,差异有统计学意义(P<0.05)。结论采用外骨骼机械手臂对脑梗死患者上肢功能进行训练,可以提高患者的运动功能和运动控制功能,可以改善患者日常生活能力。 展开更多
关键词 外骨骼机械手臂 机器人辅助训练 脑梗死 上肢功能
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外骨骼康复机器人的正向运动学仿真分析 被引量：4
7
作者 于美丽 王继荣 师忠秀 《青岛大学学报（工程技术版）》 CAS 2012年第2期16-20,共5页
针对外骨骼康复机器人,本文根据人手的功能和运动约束,对机器人进行模块化设计,并建立了机器人位置正向运动学方程及外骨骼康复机器人抓取杯子的仿真模型,运用ADAMS/Hydraulics模块进行运动学仿真,仿真结果表明,虚拟手指运动机构实现了... 针对外骨骼康复机器人,本文根据人手的功能和运动约束,对机器人进行模块化设计,并建立了机器人位置正向运动学方程及外骨骼康复机器人抓取杯子的仿真模型,运用ADAMS/Hydraulics模块进行运动学仿真,仿真结果表明,虚拟手指运动机构实现了角加速、匀速、减速的运动状态,并得出了康复机械手关节角速度在0～170rad/s范围内人手可以完成关节弯曲运动的康复运动。虚拟指模型的运动学分析为外骨骼康复机械设备的研究提供了必要的理论依据和参数。 展开更多
关键词 外骨骼康复机械手 运动学分析 仿真分析 ADAMS
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