19、手部康复外骨骼设计与数值优化研究

手部康复外骨骼设计与数值优化研究

手部康复外骨骼设计

在手部康复外骨骼的设计中，涉及到多种机制和分析，以实现有效的手指康复功能。

1. 提出机制的位移分析

• 配置 I ：在配置 I 中，MCP 关节的旋转角度通过避免手指与 Q 周围驱动元件的干涉来确定。假设手指中心线与半径 R = 17.5 mm 的圆相切。给定旋转中心 Q (xQ, yQ) 和切点 M (xM, yM)，MCP 关节角度 θMCP 可通过以下条件计算：
  • ((yM/xM) × [(yQ - yM)/(xQ - xM)] = -1)
  • ((xM - xQ)^2 + (yM - yQ)^2 = R^2)
  • (\theta_{MCP} = \arctan|yM/xM|)
    DIP 关节位置 (xB, yB) 可由 (yB/xB = yM /xM) 和 (x_B^2 + y_B^2 = (L_1 + L_2)^2) 计算得出。驱动连杆左侧长度 (r_1 = ||QB||)，角度 (\rho) 可通过 (\rho = \arctan||(k_{QB} - yB/xB)/[1 + k_{QB}(yB/xB)]||) 计算，其中 (k_{QB} = (yQ - yB)/(xQ - xB))。指尖位置 (xC, yC) 可由 (yC/xC = yM /xM) 和 (x_C^2 + y_C^2 = (L_1 + L_2 + L_3)^2) 计算，驱动连杆右侧长度 (r_2 = ||QC||)。
• 配置 II