發(fā)布時間：2017-11-06 10:32

  本文關(guān)鍵詞：基于姿勢協(xié)同的欠驅(qū)動假手研究

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【摘要】：手是人類與自然的一個重要接口,既可以操縱工具,也可以探索空間,不僅能夠感受外界豐富的信息,還能向外界輸出信息,對環(huán)境做出改變。這些都表明人手是身體上一個非常復(fù)雜、重要的組成部分。因此,手的缺失將會大大的降低人的生活質(zhì)量,假手作為人手的替代品,可以幫助殘疾人恢復(fù)自信提高生活品質(zhì)。一個理想的假肢手應(yīng)該能夠通過肌電或腦電信號控制完成各種日常工作。以當(dāng)前的機(jī)電技術(shù)水平,在假手相對苛刻的尺寸、重量限制下,完全復(fù)現(xiàn)人手的抓取能力是十分困難的。其中一個主要的困難在于人手自由度多抓握姿勢復(fù)雜多變,而嚴(yán)苛的尺寸重量限制又導(dǎo)致當(dāng)前的假手不可能采用電機(jī)和關(guān)節(jié)的一對一驅(qū)動。因此,為了簡化假手的機(jī)電系統(tǒng),部分假肢手采用了全局耦合的設(shè)計方式,將每根手指的自由度縮減為一個。還有一部分假肢手采用欠驅(qū)動的方式通過主動自由度和被動自由度配合的方式實現(xiàn)包絡(luò)抓取。本文結(jié)合國家“973”計劃課題,研制出驅(qū)動數(shù)較少,抓握姿勢豐富,控制相對簡單,價格較低,運動擬人水平較高的欠驅(qū)動協(xié)同假手。本文的主要內(nèi)容包括人手的結(jié)構(gòu)分析,假手的姿勢協(xié)同規(guī)劃,指間協(xié)同機(jī)構(gòu)設(shè)計,欠驅(qū)動手指設(shè)計及姿勢協(xié)同欠驅(qū)動假手的仿真與實驗。本文首先通過人手的結(jié)構(gòu)分析,結(jié)合對實驗室前期人手抓取姿勢庫的分析結(jié)果,進(jìn)行了全新的假手關(guān)節(jié)模塊劃分,得出了姿勢協(xié)同矩陣。根據(jù)姿勢協(xié)同實現(xiàn)方式和具體的姿勢協(xié)同矩陣,確定了姿勢協(xié)同矩陣的復(fù)現(xiàn)機(jī)構(gòu),得出整個假手的傳動方案,使其能能夠集成于手掌內(nèi)部。為提高假手抓握物體的包絡(luò)性,設(shè)計出擬人性較強(qiáng)的欠驅(qū)動手指。通過ADAMS仿真、MATLAB仿真、假手運動擬人性評估對設(shè)計出的假手機(jī)構(gòu)進(jìn)行抓取姿勢多樣性和抓握動作擬人性驗證。為驗證本假手的實際抓握性能,搭建了欠驅(qū)動協(xié)同假手的實驗平臺,在此基礎(chǔ)上完成了基于姿勢協(xié)同理論的假手關(guān)節(jié)運動特性分析和實驗、假手傳動誤差實驗和分析、基于初始位姿的抓取姿勢復(fù)現(xiàn)實驗以及基于關(guān)節(jié)運動特性的實物抓取實驗。實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的假手較為準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)了人手抓握物體的關(guān)節(jié)運動特性,能夠采用較為豐富、擬人的抓取姿勢完成對不同物體的抓取。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.17;TP391.9

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3 王黎U，

本文編號：1148554