欠驱动手指实验平台的设计

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手是人类劳动和生活的重要工具,随着医学和机器人技术的发展,手部运动功能的重建越来越受到人们的重视。对于手部缺失患者来说,假肢手的出现极大地改善了他们的生活质量。目前,假肢手的研究集生机电三方面为一体,已经成为康复医学工程和智能机器人领域的一个热点方向。手指是手的基本单元,假肢手指的结构特点和运动特性将很大程度影响整个假肢手的综合性能,所以假肢手指的设计在假肢手的总体设计中扮演重要的角色。近年来,欠驱动机构以其驱动少、重量轻、能耗低等优点被采用到假肢手指的设计中来。但欠驱动假肢手指的设计大部分是仿照人手的尺寸,并没有一个专门的实验环境,来针对设计过程中的关键环节,为设计者提供手指性能测试平台和手指运动轨迹数据。因此,设计一个欠驱动假肢手指实验平台对于欠驱动假肢手指的发展具有重要意义。本文以三关节绳索驱动的欠驱动假肢手指为研究对象,设计了一种欠驱动假肢手指实验平台。首先,本实验平台为欠驱动假肢手指提供了性能测试的硬件平台;同时,平台配置有VICON红外光点三维运动分析系统,可对手指运动过程进行全程轨迹跟踪,其数据经计算机处理,可为欠驱动假肢手指外部形状、内部结构、空间布局、抓取轨迹和运动控制的优化设计提供强大的数据基础。本文首先介绍了本课题的研究背景和研究意义,接着描述了实验平台的总体设计和组成架构,然后分别对实验平台机械结构、实验平台DSP控制系统、VICON红外光点三维运动分析系统以及计算机数据存储和数据处理系做了详细描述,最后完成了单个假肢手指自由运动的实验。从实验结果可以看出,本文设计的实验平台满足设计要求,为欠驱动假肢手指的性能测试和优化设计提供了可靠的测试平台和数据基础。
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