7、上肢外骨骼：从ABLE 7D到软硬结合的交互策略

上肢外骨骼：从ABLE 7D到软硬结合的交互策略

1. ABLE 7D外骨骼的设计与发展

1.1 前臂 - 手腕模块特性

在设计外骨骼时，前臂 - 手腕模块有着独特的特点。其移动弧上的异构连接装置（两个关节轴承和一对正交轴）会产生一些角度干扰，但好在幅度较小（在我们的设计中小于1度）。以下是前臂 - 手腕模块的主要规格：
| 模块 | 关节/铰接 | 轴5 | 轴6 | 轴7 |
| — | — | — | — | — |
| 前臂 - 手腕 | 运动类型 | 旋前旋后 | 外展/内收 | 屈伸 |
| | 铰接部位 | 前臂 | | |
| | 幅度（度） | 110 | | |
| | 电机 | DC无铁芯Faulhaber类型 | | |
| | 传动方式 | 皮带1、滚珠丝杠和电缆（SCS） | | |
| | 传动比 | 117 | 49 | 47 |
| | 手部最大名义速度（m/s） | 1 | | |
| | 关节连续扭矩（Nm） | 2 | 2 | 2 |
| | 手部连续作用力（约，N） | 19 | 22 | 20 |
| | 手部空载摩擦力（约，N） | 0 | 0 | |

1.2 ABLE 4D肩部的问题与改进

ABLE 4D肩部能有效避免奇点问题，在人类可接受的范围内，关节不会出现两两对齐的情况。然而，其2轴上使用的圆形滑动导轨存在诸多缺点：
- 弯曲能力低 ：由于滑块尺寸小，导致弯曲能力受限。
- 摩擦力问题