欠驱手指机制:假肢手的创新设计与运动效能验证
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更新于2024-07-15
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本文研究关注于假肢中的欠驱动联动手指机构设计,旨在提高假肢使用者的手部功能性。在现代机械工程领域,尤其是在2018年的《现代机械工程》(Modern Mechanical Engineering)期刊上,作者Herath、Gopura和Lalitharatne探讨了一种新颖的连杆式欠驱动手指机制。这种手指被设计用于假肢,旨在通过考虑关键因素如抓握力、配置空间、致动方法、操作精度、紧凑性和重量,提供更高效和自然的交互体验。
文章首先评估了当前机器人系统中广泛使用的欠驱动手指,强调了它们在假肢应用中的重要性。为了克服现有技术的局限,作者提出了一个具有自适应致动机制的连杆结构,它结合了并联和串联链接,实现了手指的屈伸运动。这种设计使得手指能够同时具备灵活性和稳定性,满足实际使用中的多维度需求。
为了确保系统的运动学性能,研究者依据Chebychev-Grübler-Kutzbach准则对平面机构进行了深入分析,这是一种经典的机构动力学理论,用于评估机构的自由度和运动可行性。接着,作者利用几何表示和Denavit-Hartenberg (DH) 参数方法进行运动学分析,这有助于理解和控制手指的运动轨迹。值得一提的是,他们通过两步分析和数值研究,改进了DH转换方法在处理串联和并联链接机器人系统时的局限性。
此外,文中展示了手指机构的运动仿真结果,通过模拟预测了其在不同工作条件下的性能。为了验证设计的实体有效性,研究团队制作了一个3D打印原型,并进行了实验测试,从而确认了手指机构的功能和运动学性能。实验数据和有限元分析进一步证实了新设计的高效性和实用性。
这篇论文为假肢领域的欠驱动联动手指设计提供了创新的解决方案,不仅优化了运动性能,而且通过多方面的验证,展示了其在提升假肢用户生活质量方面的潜力。对于机械工程特别是假肢技术的发展,这篇文章具有重要的参考价值。
2020-05-27 上传
2019-08-16 上传
2020-05-25 上传
2019-08-25 上传
2020-05-16 上传
2020-05-29 上传
2020-05-27 上传
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