摘要：针对手指脆弱易受伤的特点,设计一种用于手指康复的外骨骼装置,并提出变论域模糊PID控制策略,以实现人机交互力变化时的快速调节功能。首先,根据外骨骼装置建立系统的动力学方程;其次,通过引入一组非线性伸缩因子改进传统模糊PID,根据输入输出关系实现论域范围的自整定;最后,通过仿真和实验分析了所提出的控制策略的优越性。结果表明,在3种控制器中,变论域模糊PID控制的响应速度更快,调节能力更强,稳态误差更低。当系统受到未知的非线性外在干扰时,变论域模糊PID控制器可以有效抑制大部分干扰,控制精度在0.3%以内,适用于手指康复治疗。

摘要：背景:临床证实,在患者肢体手术后或脑神经损伤的早期康复及自发恢复期间,实施连续被动运动可以补偿患者主动运动的不足,增大其肢体活动度,同时减少相应的并发症。目的:以正常人体手指作对指运动时手指末端轨迹(预期轨迹)参数为基础设计完成手指康复训练机械手。方法:以连续被动运动康复理论为基础设计了一种手指康复训练机械手,该机械手主要包括四指机构和拇指机构,采用步进电机进行驱动,以实现人体拇指和四指的对指运动。结果与结论:针对实现不同长度手指的康复要求,实施了机构对指运动实验,机构末端轨迹与预期轨迹之间的相对误差约为2%,由此表明了机构设计及控制方法的可行性,并能够较好满足患者拇指和四指对指运动的康复需求,实验结果验证了该机械手能较好的实现预期运动。下一阶段,将在现有控制实验的基础上实施真人手指康复训练实验。

摘要：手是人体最重要的部位之一,老年人由于脑卒中导致手部运动机能下降,给其生活带来了很大不便。为了帮助人们进行手部康复训练,提出了一种新型手指康复机器人,具有结构简单、训练模式多样、性价比高的优点。首先,分析了手指的生物学尺寸、运动特点以及自由度,将手指自由度合理简化,设计出了以带传动为主的机械结构;然后,进行四指运动轨迹规划和动力学分析,并用ADAMS验证了动力学的正确性;最后,针对康复机器人主动训练模式提出一种基于自抗扰控制器的恒压力控制系统,并与传统的比例-积分-微分(PID)控制器做比较,结合仿真分析验证自抗扰控制算法的优越性。

摘要：在目前的手指康复训练中做视觉监控研究得较少,一般都是单研究手指康复机器人,主要偏向硬件设备等,对于视觉监控方面较少。针对这一现象,将手指康复的仪器与机器视觉监控相结合,设计了一款手指康复训练监控设备。手指康复的运动部分主要是通过西门子logo来控制推杆,实现手指的自动抬升。在视觉监控上采用双摄像头获取图像,分别为上摄像头和侧摄像头,上摄像头主要用于识别康复动作的手指,而侧摄像头则是为了识别手指动作的位置。通过双摄拍摄进行图像采集后进行手部图像分割,利用阈值分割的方法将手部图像提取出来,最后根据手指上的点的位置判断得到每个手指的状态,从而达到视觉监控的要求,这将为实现脑卒中智能手指康复仪的设计和研发提供基础。

摘要：文章针对手指活动能力不足的患者,提出一种通过指尖驱动整个手指的手指康复装置。该装置由一个多关节指套和绳索驱动装置组成,能够实现手指的弯曲和伸展功能,使用安全灵活高效。文章对手部结构进行分析,根据数据对手指康复装置进行合理的结构设计,随后对手指指尖工作空间进行计算,得到导向板的空间位置数据,从而使得装置能够完成康复训练任务。装置通过一套图形化界面进行人机交互,界面中包含启动、停止、速度控制等按键,方便使用者进行调节。最后通过实物对性能进行评估,验证可行性和稳定性。

摘要：脑卒中会引起手指无力抓握困难的问题,基于此,该文提出了一种基于柔性驱动的轻量化、小型化的手指康复装置,该装置采用单电机作为动力源,采用柔性钢丝作为动力传动介质,实现动力的柔性输出,采用分隔式的线辊进行了动力分配,使一个动力源带动五根手指,通过以上传动设计,完成了动力从电机到手指的传递,从而带动人体手指进行伸直和弯曲。

摘要：为了使欠驱动式手指康复训练装置可提供的手指关节活动范围满足训练需求,以某一连杆机构为例,通过分析运动学模型空间状态进行结构优化。首先建立机械机构与手指的简化空间模型,以关键构件及手指关节的旋转角度作为空间向量元素,求得某一机械尺寸及手指长度下所有可能的空间向量,形成空间状态集;然后通过考察空间状态集选择最佳机构尺寸,使得手指关节活动范围满足训练需求。仿真及样机佩戴测试结果表明,经过优化设计后的连杆式机构能够辅助手指在所需的关节活动范围内进行屈曲伸展运动,对手指长度变化的适应能力较强。所提结构优化方法对于欠驱动式肢体康复训练装置的结构优化设计具有一定的参考价值。

摘要：因运动、年龄老化等因素导致手指功能损伤患者数量不断增加。针对这类人群进行手指康复器的设计,与传统康复产品相比,具有控制简单、方便、成本相对较低特点。通过分析仿手指运动的自由度,建立了曲柄摇杆机构,可以应用于手指康复器的结构设计;以主要机械构件和手指关节转动角度为参考因素,得出了机构的运动轨迹,在此基础上,得到各机械构件的合理尺寸,从而完成对机械构件的结构设计。通过模拟手指拉伸、弯曲来实现手指的康复功能。通过分析运动的角位移、角速度使得所得的机构更加符合手指的合理运动范围。运动仿真实验表明,该机构能带动手指在一定角度范围进行弯曲拉伸运动,可以满足手指损伤患者的康复训练需求。

摘要：脑卒中在我国老年群体中发病率极高,手部痉挛是其常见的后遗症。为改善脑卒中患者的手部机能,常使用人力或特定设备带动患肢弯曲的复健方式。常见的家用康复仪器存在结构简陋、精度较低、噪声大等问题,为改进此类问题,设计并制作了机械式手部康复机器人。通过手指映射、肌电感应(EMG)等方式采集控制信号,通过机械结构带动患肢运动,实现康复训练。通过实验验证了该产品能够在满足训练功能的基础上解决已有产品的痛点。

摘要：针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器.通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知.建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数.采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器.特性测试结果表明:分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.