基于SMA驱动模块的腕部柔性外骨骼设计

作     者：谢巧莲 孟巧玲 曾庆鑫 戴玥 吴志宇 陈立宇 喻洪流 XIE Qiaolian;MENG Qiaoling;ZENG Qingxin;DAI Yue;WU Zhiyu;CHEN Liyu;YU Hongliu

作者机构：上海理工大学康复工程与技术研究所上海200093 上海康复器械工程技术研究中心上海200093 民政部神经功能信息与康复工程重点实验室上海200093 

基　　金：国家自然科学基金(61803265) 上海市“科技创新行动计划”生物医药领域科技支撑项目(20S31905400) 

出 版 物：《机器人》 (Robot)

年 卷 期：2021年第43卷第4期

页      码：406-413页

摘      要：针对外骨骼机器人在仿生性、便携性及人机交互性上的问题,提出了一种基于形状记忆合金(SMA)驱动模块的腕部柔性外骨骼.首先,研究SMA弹簧的最大可回复拉伸长度与相变温度特性,建立SMA驱动模块的SMA弹簧与锰钢片的混合模型.然后,根据人体腕关节运动范围和所需拉力,对该混合模型进行参数优化.最后,提出了一种弹性元件势能、风冷和高低电流切换混合的SMA弹簧冷却方法,设计了基于运动角度和相变温度反馈的控制方法.为了验证腕部柔性外骨骼的实际使用效果,进行穿戴训练和测温实验.实验结果表明,该外骨骼的仿生性和柔顺性符合人体腕关节运动特性,其轻质、便携性可提高日常生活活动辅助效果.

主 题 词：形状记忆合金(SMA) 柔性外骨骼 柔性驱动器 仿生性 腕部外骨骼 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 080202[080202] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0835[0835] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0701[理学-数学类] 0812[工学-测绘类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13973/j.cnki.robot.200584

馆 藏 号：203104732...