考虑5指差异化的外骨骼康复机械手结构设计

作     者：宋栓军 郭晓虎 曹佳豪 SONG Shuanjun;GUO Xiaohu;CAO Jiahao

作者机构：西安工程大学机电工程学院陕西西安710600 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金项目(61701384) 西安市科技计划先进制造业技术攻关项目(21XJZZ0016) 陕西省重点研发计划项目(2023-YBGY-349) 

出 版 物：《轻工机械》 (Light Industry Machinery)

年 卷 期：2023年第41卷第6期

页      码：1-8页

摘      要：针对传统外骨骼康复机械手结构臃肿、适配性低的问题,课题组设计了一款考虑人手5指差异化的连杆滑槽式外骨骼康复机械手。课题组根据人手生物学特征设计了单根手指的结构,并通过分析各关节间的运动关系,构建了单根手指的数学模型;以机械手指关节和人手指关节的旋转中心在运动过程中始终保持重合,及人手运动特性为约束,把机械手指各杆长之和最短作为优化目标,设计了求解该模型的粒子群算法,得到满足康复训练需求且结构紧凑的手指尺寸最优解;在单指优化的基础上改变近端指节长度,保持各手指运动特性不变前提下做出5指差异化设计,经过多次算例计算后得到5指尺寸最优解;最后根据优化结果构建了样机模型,并对模型进行运动学仿真。仿真结果表明:设计的外骨骼机械手指的运动参数符合设计要求,指间运动轨迹特征符合人手运动规律。该机械手满足康复训练要求。

主 题 词：康复训练 外骨骼 连杆滑槽 粒子群算法 单指优化 

学科分类：080202[080202] 08[工学] 080203[080203] 0804[工学-材料学] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1005-2895.2023.06.001

馆 藏 号：203124962...