7、五杆机构可变刚度关节设计与上肢肌肉力视觉控制估计

五杆机构可变刚度关节设计与上肢肌肉力视觉控制估计

1. 五杆机构可变刚度关节设计

可变刚度关节的设计与构建旨在实现五杆机构末端执行器阻力的变化。该关节基于带支撑点的悬臂梁原理，通过移动可动支撑和关节输出连杆的旋转角度，测量了两种材料的阻力。

• 材料特性对比
  • PLA材料 ：当关节旋转45°且可动支撑达到最大位移时，PLA材料制成的梁出现断裂。
  • 钢合金材料 ：钢合金梁仅出现永久变形，未发生断裂。

材料变形对于此类应用至关重要，该关节可作为主动关节应用于某些机构，如五杆机构，其工业应用是在一个平面内执行重复轨迹。随着材料变形加快，阻力特性也会发生变化。未来的研究方向是使用线性致动器控制可动支撑，以获得五杆机构末端执行器所需的阻力值，并建立相应的动态模型。

2. 上肢肌肉力估计方法

由于重复性任务和繁重工作，人们患肌肉骨骼疾病的风险较高。医生和物理治疗师需要可靠的工具来跟踪患者肌肉活动的变化。因此，提出了两种估计肌肉力的方法。

• 肌肉力估计方法分类

  • 正向动力学估计方法 ：基于对肌肉活动记录的直接估计，通常来自肌电图记录（EMG）。虽然直接方法在仅基于此估计力方面存在困难，但从肌肉收缩模式的定性角度来看是可靠的，因为它们基于对肌肉活动的直接测量。
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