20、便携式定制手部外骨骼的设计与优化

便携式定制手部外骨骼的设计与优化

1. 机械设计

机械部分进行了微调，在不影响运动学精度的前提下实现了更轻量化的设计。为进一步降低设备的复杂性和重量，重新设计了传动系统，仅用一个电机驱动所有长手指。具体操作步骤如下：
- 通过皮带传动使轴转动。
- 与轴一体的四个不同滑轮容纳连接到每个手指机构的电缆。
- 移除了组件 D，相应地加厚了组件 C 和 B 以承受新的负载。

2. 电子元件与控制架构

电子设备和控制系统都进行了深度修改，使其成为单手设备。除了使用单个电机和单个编码器，由于该机制已经针对手指轨迹跟踪进行了优化，真正的变化在于触发系统。
- 控制策略 ：采用基于肌电图（EMG）的控制系统，仅使用两个 Advancer Technologies 的 MyoWare 肌肉传感器（AT - 04 - 001）收集 EMG 信号。控制策略的伪代码如下（此处虽未给出实际伪代码，但可想象其逻辑流程）：
- 第一部分代码根据 EMG 传感器捕获的前臂肌肉活动测量值对用户意图进行分类。
- 一旦当前用户意图被分类，相应信号传递给第二部分代码，将其转换为驱动系统的适当控制命令。
- 嵌套控制循环持续检查系统是否未超过固定的运动范围，另一个循环检查是否抓住物体，若是则控制系统介入停止电机并使其保持位置。
- 用户意图分类挑战 ：从表面肌电图信号准确分类用户意图是一项极具挑战性的任务，原因如下：
- 人类手部能执行多种需要高度灵巧性的动作。
- 控制手部的肌腱上汇聚的肌肉众多且彼此靠近。
- 表面肌电图信号通