21、可穿戴外骨骼与人工皮肤技术助力直观沉浸式远程操作及手指关节运动检测

可穿戴外骨骼与人工皮肤技术助力直观沉浸式远程操作及手指关节运动检测

1. 新型可穿戴外骨骼WIE的设计与分析

新型可穿戴外骨骼WIE的设计，旨在基于人体上肢运动学和机器人手臂结构，实现直观且沉浸式的远程操作。
- 机械设计
- 整体结构 ：WIE是一个串联机构，主要由背架和可穿戴手臂两部分组成。背架作为外骨骼的基础，用于穿戴和安置控制板。可穿戴手臂从肩部到手腕有5个驱动自由度，包括2自由度的肩关节、1自由度的肘关节和2自由度的腕关节。为避免人体与外骨骼关节旋转轴不匹配造成的伤害，外骨骼的尺寸根据相关数据设计。关节1和2、关节2和3以及关节4和5之间的连杆长度可调整，所有连杆使用弹性尼龙带固定在人体上，防止外骨骼与人体手臂偏移。
- 子模块设计 ：可穿戴手臂可分为三个子模块，即盂肱关节模块、肘关节模块和腕关节模块。盂肱关节模块保留两个自由度（屈伸和外展内收）以匹配从机械手（Kinova Jaco2）的运动，屈伸运动通过摆滑块机构实现，外展内收运动采用直接电机（RMD - L - 7015）驱动。肘关节模块采用与盂肱关节模块外展内收运动相同的方法和电机。腕关节模块采用两个自由度（旋前旋后和屈伸），为实现与人体手臂旋前旋后旋转轴的对齐，设计了内径为90mm的圆形旋转机构，使用带减速机的圆柱电机（RoboMaster M2006 P36）通过直齿轮组驱动。

子模块	自由度	运动实现方式	电机