康复外骨骼手关节力传感器设计与性能验证

本文主要探讨了"创伤手指康复外骨骼手关节力传感器研究"这一主题，发表于2009年的《传感技术学报》第22卷第8期。研究的背景是提升创伤手指康复外骨骼手系统的功能，使其具备力感回馈能力，这对于伤者的手指恢复至关重要。论文的核心内容是基于应力测量原理设计了一种具有两个自由度（DOF）的手部外骨骼关节力传感器。 作者团队——来自哈尔滨工业大学机器人与系统国家重点实验室的研究人员，通过ANSYS软件对传感器的弹性体进行了详尽的有限元分析。他们重点考察了传感器在手指弯曲（flexion）和内收/外展（abduction/adduction）这两个关键动作下的工作原理。在弯曲动作下，传感器显示出0.325 V/N的高灵敏度，线性度达到了1.4%，这意味着随着力的增加，传感器产生的电压变化非常精确。而在内收/外展方向，尽管线性度稍低，达到了2.9%，但其敏感度依然保持在0.346 V/N，足以提供准确的信息。 设计者还展示了传感器的信号采集电路，这使得力信号可以有效地转化为电信号，便于后续处理和分析。静态标定是保证传感器性能稳定性和准确性的重要步骤，通过这个过程，研究人员校准了传感器在不同力值下的响应特性，确保了力反馈的可靠性。 实验结果显示，这款设计的力传感器完全符合康复外骨骼手系统的需求，能够有效捕捉和传递手指运动时的力感信息，从而帮助医生和患者监控康复进程，提高康复效果。这项研究对于提高创伤手指康复治疗的精准性和个性化定制具有重要的工程实践价值。