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An Adaptive Hand Exoskeleton for Teleoperation System
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作者 Wei Wei Bangda Zhou +3 位作者 Bingfei Fan Mingyu Du Guanjun Bao Shibo Cai 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期123-134,共12页
Teleoperation can assist people to complete various complex tasks in inaccessible or high-risk environments,in which a wearable hand exoskeleton is one of the key devices.Adequate adaptability would be available to en... Teleoperation can assist people to complete various complex tasks in inaccessible or high-risk environments,in which a wearable hand exoskeleton is one of the key devices.Adequate adaptability would be available to enable the master hand exoskeleton to capture the motion of human fingers and reproduce the contact force between the slave hand and its object.This paper presents a novel finger exoskeleton based on the cascading four-link closed-loop kinematic chain.Each finger has an independent closed-loop kinematic chain,and the angle sensors are used to obtain the finger motion including the flexion/extension and the adduction/abduction.The cable tension is changed by the servo motor to transmit the contact force to the fingers in real time.Based on the finger exoskeleton,an adaptive hand exoskeleton is consequently developed.In addition,the hand exoskeleton is tested in a master-slave system.The experiment results show that the adaptive hand exoskeleton can be worn without any mechanical constraints,and the slave hand can follow the motions of each human finger.The accuracy and the real-time capability of the force reproduction are validated.The proposed adaptive hand exoskeleton can be employed as the master hand to remotely control the humanoid five-fingered dexterous slave hand,thus,enabling the teleoperation system to complete complex dexterous manipulation tasks. 展开更多
关键词 hand exoskeleton Humanoid dexterous hand TELEOPERATION Motion capture Force-reproduction
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Development of a Hand Exoskeleton System for Index Finger Rehabilitation 被引量:12
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作者 LI Jiting WANG Shuang +3 位作者 WANG Ju ZHENG Ruoyin ZHANG Yuru CHEN Zhongyuan 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第2期223-233,共11页
In order to overcome the drawbacks of traditional rehabilitation method,the robot-aided rehabilitation has been widely investigated for the recent years.And the hand rehabilitation robot,as one of the hot research fie... In order to overcome the drawbacks of traditional rehabilitation method,the robot-aided rehabilitation has been widely investigated for the recent years.And the hand rehabilitation robot,as one of the hot research fields,remains many challenging issues to be investigated.This paper presents a new hand exoskeleton system with some novel characteristics.Firstly,both active and passive rehabilitative motions are realized.Secondly,the device is elaborately designed and brings advantages in many aspects.For example,joint motion is accomplished by a parallelogram mechanism and high level motion control is therefore made very simple without the need of complicated kinematics.The adjustable joint limit design ensures that the actual joint angles don't exceed the joint range of motion(ROM) and thus the patient safety is guaranteed.This design can fit to the different patients with different joint ROM as well as to the dynamically changing ROM for individual patient.The device can also accommodate to some extent variety of hand sizes.Thirdly,the proposed control strategy simultaneously realizes the position control and force control with the motor driver which only works in force control mode.Meanwhile,the system resistance compensation is preliminary realized and the resisting force is effectively reduced.Some experiments were conducted to verify the proposed system.Experimentally collected data show that the achieved ROM is close to that of a healthy hand and the range of phalange length(ROPL) covers the size of a typical hand,satisfying the size need of regular hand rehabilitation.In order to evaluate the performance when it works as a haptic device in active mode,the equivalent moment of inertia(MOI) of the device was calculated.The results prove that the device has low inertia which is critical in order to obtain good backdrivability.The experiments also show that in the active mode the virtual interactive force is successfully feedback to the finger and the resistance is reduced by one-third;for the passive control mode,the desired trajectory is realized satisfactorily. 展开更多
关键词 exoskeleton hand rehabilitation Bowden-cable transmission active control mode passive control mode
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Development of a Hand Exoskeleton System for Quantitative Analysis of Hand Functions 被引量:2
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作者 Jeongsoo Lee Minhyuk Lee Joonbum Bae 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2018年第5期783-794,共12页
This paper proposes a hand exoskeleton system for evaluating hand functions. To evaluate hand functions, the hand exoskeleton system must be able to pull each finger joint, measure the finger joint angle and exerted f... This paper proposes a hand exoskeleton system for evaluating hand functions. To evaluate hand functions, the hand exoskeleton system must be able to pull each finger joint, measure the finger joint angle and exerted force on the finger simultaneously. The proposed device uses serially connected 4-bar linkage structures, which have two embedded actuators with encoders and two loadcells per finger, to move each phalanx independently and measure the finger joint angles. A modular design was used for the exoskeleton, to facilitate the removal of unnecessary modules in different experiments and improve convenience. Silicon was used on the surface of the worn part to reduce the skin irritation that results from prolonged usage. This part was also designed to be compatible with various finger thicknesses. Using the proposed hand exoskeleton system, finger independence, multi-finger synergy, and finger joint stiffness were determined in five healthy subjects. The finger movement and force data collected in the experiments were used for analyzing three hand functions based on the physical and physiological phenomena. 展开更多
关键词 evaluation of hand function hand rehabilitation wearable system exoskeleton
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Analysis of Finger Muscular Forces using a Wearable Hand Exoskeleton System 被引量:6
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作者 Suin Kim Jeongsoo Lee Joonbum Bae 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2017年第4期680-691,共12页
In this paper, the finger muscular forces were estimated and analyzed through the application of inverse dynamics-based static optimization, and a hand exoskeleton system was designed to pull the fingers and measure t... In this paper, the finger muscular forces were estimated and analyzed through the application of inverse dynamics-based static optimization, and a hand exoskeleton system was designed to pull the fingers and measure the dynamics of the hand. To solve the static optimization, a muscular model of the hand flexors was derived. The experimental protocol was devised to analyze finger flexors in order to evaluate spasticity of the clenched fingers; muscular forces were estimated while the flexed fingers were extended by the exoskeleton with external loads applied. To measure the finger joint angles, the hand exoskeleton system was designed using four-bar linkage structure and potentiometers. In addition, the external loads to the fingertips were generated by cable driven actuators and simultaneously measured by loadcells which were located at each phalanx. The ex- periments were performed with a normal person and the muscular forces estimation results were discussed with reference to the physical phenomena. 展开更多
关键词 hand rehabilitation wearable system bionic exoskeleton musculoskeletal model inverse dynamics static opti-mization
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单电机线驱动多指柔性外骨骼机械手设计 被引量:1
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作者 高孟扬 王钰 +1 位作者 刘环宇 陈明祥 《青岛大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期79-84,共6页
为使外骨骼机械手的作用更加柔顺、灵活、轻量和低成本,设计了一款基于柔索传递驱动的外骨骼手,整手有10条驱动线,只采用了1台伺服电机做动力源(单驱),通过传动结构和电磁线圈的通断产生的止停作用,使单一动力源的运动输出能合理分配给... 为使外骨骼机械手的作用更加柔顺、灵活、轻量和低成本,设计了一款基于柔索传递驱动的外骨骼手,整手有10条驱动线,只采用了1台伺服电机做动力源(单驱),通过传动结构和电磁线圈的通断产生的止停作用,使单一动力源的运动输出能合理分配给5根手指的驱动线,并实时控制每根手指上的两条驱动线,生成符合要求的行程运动,缩减了外骨骼手动力装置的体积和重量,降低了生产成本。 展开更多
关键词 外骨骼手 线驱动 单驱多指 单指多驱 电磁铁止动
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脑机接口结合外骨骼机器手对脑梗死患者手功能障碍的闭环康复效果
6
作者 邹贵娣 陈小凯 +4 位作者 谭卉虹 李翊 李楠 曹叶凡 王鹤玮 《实用医学杂志》 CAS 北大核心 2024年第17期2395-2400,共6页
目的 观察基于闭环干预理论的脑机接口结合外骨骼机器手训练对脑梗死患者手功能恢复的疗效,并分析患者认知功能和内在运动想象能力对脑机接口识别率的影响。方法 选取50例脑梗死患者,随机分配至观察组和对照组,每组各25例。两组患者均... 目的 观察基于闭环干预理论的脑机接口结合外骨骼机器手训练对脑梗死患者手功能恢复的疗效,并分析患者认知功能和内在运动想象能力对脑机接口识别率的影响。方法 选取50例脑梗死患者,随机分配至观察组和对照组,每组各25例。两组患者均接受常规康复项目,观察组在此基础上额外接受脑机接口闭环康复训练。治疗前后比较两组患者的Fugl-Meyer运动功能量表上肢部分(FMA-UE)、手臂动作调查测试(ARAT)、WOLF运动功能评定(WMFT)和腕指屈肌肌张力的改良Ashworth评分(MAS)。干预前使用心理旋转测试和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)判断观察组患者基线内在运动想象能力和认知能力,分析影响脑机接口闭环康复疗效的相关因素。结果 两组患者治疗前各评分差异均无统计学意义(P> 0.05),干预后观察组FMA-UE、ARAT及WMFT的评分均较对照组提高,腕指屈肌MAS评分较对照组有所下降,差异有统计学意义(均P <0.05)。此外,脑机接口识别通过率与心理旋转试验正确率、MoCA认知功能评分呈正相关(P <0.05),与心理旋转试验反应时间呈负相关(P <0.05)。结论 基于闭环干预理论的脑机接口结合外骨骼机器手可以促进脑梗死患者上肢和手运动功能的恢复。同时,进行脑机接口干预前应对患者的内在运动想象能力以及认知功能进行筛查,以筛选适合接受训练的患者。 展开更多
关键词 脑梗死 脑机接口 外骨骼机器手 手功能障碍 运动想象
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军用便携式机械能发电技术
7
作者 张松通 顾昊 +1 位作者 胡海良 明海 《国防科技》 2024年第4期34-42,共9页
鉴于便携式机械能发供电技术可从多维度丰富战场电能源保障方式,聚焦机械外骨骼发电、摩擦发电、压电发电和手摇发电机(微型电机)等便携式机械能发电技术,分析比较各发电技术的原理及其衍生的前沿技术或装备成品在军事上的应用效能和发... 鉴于便携式机械能发供电技术可从多维度丰富战场电能源保障方式,聚焦机械外骨骼发电、摩擦发电、压电发电和手摇发电机(微型电机)等便携式机械能发电技术,分析比较各发电技术的原理及其衍生的前沿技术或装备成品在军事上的应用效能和发展前景。机械外骨骼可为士兵系统提供稳定电源,延长作战续航时间;摩擦发电可为通信和导航设备充电,增强士兵战场感知能力;压电技术嵌入军服可为泛在传感器和医疗监测设备供电,提升士兵生存能力;手摇发电机可用于紧急情况中关键设备的应急供电。由此,提出后续应从泛在能量收集、能量高效存储和电源管理系统的集成设计方面提升便携式机械能发电装置的性能,也可将其与物理或化学电源进行灵活组装以获得供电能力更高、适应性更强、可靠性和安全性更好的供电体系。总体而言,这些技术应结合装备和设施供电能力需求等来考虑技术可行性、可靠性和安全性,以确保在实战中发挥最大效益。 展开更多
关键词 便携式装备 机械外骨骼 摩擦发电技术 压电陶瓷 手摇发电机
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采用套索驱动的手部助力外骨骼设计与抓握实验研究
8
作者 宋纪元 朱爱斌 +5 位作者 张晶 郑春莉 屠尧 黄虎 张政 徐海波 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期115-126,共12页
针对航天和工业领域中人体佩戴手套执行任务时,手指关节处因受到编织物挤压而造成的手部疲劳损伤以及抓握力下降等问题,设计了一种采用套索驱动的手部助力外骨骼系统。该系统采用以速度为内环、力为外环的力PID控制方法,以拉力传感器反... 针对航天和工业领域中人体佩戴手套执行任务时,手指关节处因受到编织物挤压而造成的手部疲劳损伤以及抓握力下降等问题,设计了一种采用套索驱动的手部助力外骨骼系统。该系统采用以速度为内环、力为外环的力PID控制方法,以拉力传感器反馈输出力,通过力学建模对手部助力外骨骼导线槽开展位置优化。对所设计的外骨骼系统开展抓握实验,结果表明:人体穿戴手部助力外骨骼可再现Feix分类法中全部33种抓握类型;外骨骼抓握指尖力最高可达14N;与不穿戴外骨骼相比,穿戴外骨骼时人体手指关节运动范围能够达到自主弯曲运动范围的63%以上,掌指关节、近端指间关节和大拇指的指间关节角度的皮尔森相关系数可达0.90以上;外骨骼助力抓握使得肱桡肌和桡侧腕长伸肌的肌电均方根峰值分别减小了37.86%和62.46%。实验结果证明所设计的手部助力外骨骼能够明显减少手部肌肉耗能。 展开更多
关键词 套索驱动 手部助力 外骨骼机构 抓握实验 静力学分析
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失重条件下舱外手套外骨骼助力效果的评估方法
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作者 张瑞明 王凯 +2 位作者 尹锐 王海亮 莫言 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2023年第7期856-861,共6页
目的 建立多指标融合的手部抓握疲劳度预测模型,评估舱外手套外骨骼样机的助力效果。方法 采用BP神经网络算法建立手部疲劳度预测模型。通过等距抓握疲劳实验确定手部疲劳度的影响因素,确定BP神经网络的输入变量分别为圆柱直径、抓握力... 目的 建立多指标融合的手部抓握疲劳度预测模型,评估舱外手套外骨骼样机的助力效果。方法 采用BP神经网络算法建立手部疲劳度预测模型。通过等距抓握疲劳实验确定手部疲劳度的影响因素,确定BP神经网络的输入变量分别为圆柱直径、抓握力、抓握持续时间和肌电均方根值;通过实验和主观疲劳度量表获得每组变量对应的疲劳度数据,建立基于BP神经网络算法多源融合的疲劳度评估模型;建立疲劳度和助力效果关系模型,通过对疲劳度缓解程度评估外骨骼样机的助力效果。结果 模型预测值与目标值的相关性r=0.974,并有效预测了不同样机的助力效果。结论 结合抓握强度、抓握对象参数和人体肌电建立预测手部疲劳度的BP神经网络模型,可用来评估舱外手套外骨骼和其他手部助力装置的助力效果。 展开更多
关键词 手套外骨骼 出舱活动 疲劳 神经网络 评估
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工业装配抗振外骨骼的动力学仿真及试验研究 被引量:1
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作者 陈俞鹏 王海波 +2 位作者 薛朝军 邹怀静 高依民 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期404-413,共10页
针对手传振动问题,设计出一种上肢穿戴式工业装配抗振外骨骼作为干预装备。采用ADAMS建立了参数化的人机耦合仿真模型;为优化外骨骼减振单元结构参数,对外骨骼减振单元结构进行了单因素振动响应分析,发现减振器阻尼系数及安装位置是影... 针对手传振动问题,设计出一种上肢穿戴式工业装配抗振外骨骼作为干预装备。采用ADAMS建立了参数化的人机耦合仿真模型;为优化外骨骼减振单元结构参数,对外骨骼减振单元结构进行了单因素振动响应分析,发现减振器阻尼系数及安装位置是影响外骨骼减振性能的关键因素,剪式减振结构的前后弹簧刚度差异化取值时的效果更佳,通过交互正交试验得到修正的最佳因素水平组合。以接触压力和计权振动值为指标,通过抗振性能试验来评估外骨骼样机的减振性能,发现外骨骼在铆接期可减小约39.9%的接触压力,在间歇期接触压力减小49.4%,穿戴外骨骼可减小15.1%的日接振值,单日铆接效率最大可提高18%;接触压力和接振值的变化证明外骨骼具有减振及工具支撑功能。 展开更多
关键词 抗振外骨骼 手传振动 ADAMS参数化 交互作用 正交试验
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索控式手部康复训练器设计 被引量:1
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作者 张凯 孟青云 +2 位作者 彭家睿 沈宏涛 魏明霞 《现代仪器与医疗》 CAS 2023年第4期21-26,共6页
为了解决脑卒中、手部骨折等疾病导致的手部功能障碍问题,本研究设计了一款便携式索控手部康复训练器。通过对人手骨骼特征、自由度和运动学的分析,利用SolidWorks软件设计了索控康复训练器的结构零件,并将它们组装成完整的装配体。随后... 为了解决脑卒中、手部骨折等疾病导致的手部功能障碍问题,本研究设计了一款便携式索控手部康复训练器。通过对人手骨骼特征、自由度和运动学的分析,利用SolidWorks软件设计了索控康复训练器的结构零件,并将它们组装成完整的装配体。随后,使用Motion插件进行运动仿真实验,分析手指屈曲/伸展角度和线性位移的可靠性。最终的运动学仿真曲线结果证实了该手部康复训练器能够平稳地完成预定的轨迹动作,验证了机械结构设计的合理性和方案的可行性。综上所述,索控式手部康复训练器具有轻便、经济、安静和结构简单的优点,可以有效辅助患者进行各种康复运动。 展开更多
关键词 手部康复训练器 索控式 运动学仿真 外骨骼结构 SOLIDWORKS
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基于蓝牙的手部外骨骼体感同步控制设计 被引量:1
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作者 王骏超 孟青云 +2 位作者 唐俊怡 张凯 南德红 《现代仪器与医疗》 CAS 2023年第3期12-17,24,共7页
现如今,中国人均寿命普遍增长,老年人群体逐渐扩大,2021年已增长到2.1亿。快速老龄化容易导致更多人群出现脑部疾病或关节老化,而对上肢康复服务的需求不断增大。目前,主要的治疗方法如:服用神经营养药,针灸按摩等,能在一定程度上缓解症... 现如今,中国人均寿命普遍增长,老年人群体逐渐扩大,2021年已增长到2.1亿。快速老龄化容易导致更多人群出现脑部疾病或关节老化,而对上肢康复服务的需求不断增大。目前,主要的治疗方法如:服用神经营养药,针灸按摩等,能在一定程度上缓解症状,但想要完全恢复还需要加强肌肉的主动和被动活动,促进肌肉抗力,拉力和压应力的恢复。这就需要通过康复训练来完成。为解决上述问题,本项目基于Arduino系统设计构建了一种基于蓝牙的外骨骼手控制系统,可以通过蓝牙HC-05来连接外骨骼手,从而完成腕部旋转,手指运动,抓取物体等生活常用功能。并增加体感遥控设计,通过手的动作直接控制外骨骼手,增加患者主动康复训练的意愿。通过蒙特卡洛法在Matlab中对该外骨骼收进行空间上的仿真,验证了本设计能有效地辅助康复患者的手指运动,能够完成日常生活用品的抓取。通过理论推导与体感手部外骨骼实验数据表明该控制系统设计合理,能够在后续该机械手的临床实验中,提高康复患者的训练质量,在手康复训练中起到积极的作用。 展开更多
关键词 体感同步 主被动康复 蓝牙测控 无线通信程序 外骨骼手部机器人
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手部外骨骼运动相容性设计综述 被引量:11
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作者 李剑锋 张兆晶 +3 位作者 张雷雨 陶春静 季润 范金红 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期729-742,共14页
以人机运动相容性为关注点,对手部外骨骼设计的研究现状进行分析与综述.首先,结合人手解剖学结构与关节运动学属性的分析,简要介绍手部的主要运动学参考模型.其次,根据实现人机运动相容性的设计方法,将手部外骨骼归纳为人机关节轴线对... 以人机运动相容性为关注点,对手部外骨骼设计的研究现状进行分析与综述.首先,结合人手解剖学结构与关节运动学属性的分析,简要介绍手部的主要运动学参考模型.其次,根据实现人机运动相容性的设计方法,将手部外骨骼归纳为人机关节轴线对齐、关节轴线自适应和柔顺性结构手套等3种主要类型,并扼要分析典型手部外骨骼的设计特点.最后,结合人机穿戴偏差、个体体征差异和人机关节运动属性差异等对人机运动相容性的影响,对手部外骨骼设计需要考虑的问题和后续研究进行了分析与论述. 展开更多
关键词 手部外骨骼 手运动学模型 运动相容性 设计方法
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多段连续结构手功能康复外骨骼运动规划与结构优化 被引量:5
14
作者 李敏 陈佳洲 +4 位作者 何博 徐光华 谢俊 朱圣晨 陈朝阳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1-9,共9页
针对现有康复机器人手指运动轨迹仿生度低、轨迹规划策略与正常人手指运动轨迹差异较大的问题,提出了基于Tau-jerk引导策略的手指运动轨迹规划方法。首先建立外骨骼机器人的运动学模型,并用ABAQUS进行运动学仿真,引入修正系数调整运动... 针对现有康复机器人手指运动轨迹仿生度低、轨迹规划策略与正常人手指运动轨迹差异较大的问题,提出了基于Tau-jerk引导策略的手指运动轨迹规划方法。首先建立外骨骼机器人的运动学模型,并用ABAQUS进行运动学仿真,引入修正系数调整运动学模型;然后以jerk值为耦合对象,推导出内部Tau-jerk引导策略,引入最小做功和最小面积确定最优轨迹和最优多段连续结构;最后比较了Tau-jerk规划的运动轨迹与多项式插值方法规划的轨迹同真实人手运动轨迹的偏差。实验结果表明:采用Tau-jerk轨迹规划的外骨骼运动平均关节角度误差小于1.5°,且平均指尖轨迹误差小于1 mm;与3次多项式插值和3、4、5次多项式插值运动规划相比,Tau-jerk轨迹规划方法更符合人手指运动轨迹。 展开更多
关键词 手功能康复 外骨骼 运动规划 康复机器人
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手外骨骼康复技术研究进展 被引量:7
15
作者 陈学斌 高海鹏 +2 位作者 刘文勇 高敏 安峥 《中国医疗设备》 2016年第2期86-91,55,共7页
手功能损伤严重影响人们的日常生活,中风是引起手部功能损伤的重要原因。目前对中风后患手功能恢复主要依赖于医护人员的手动训练,手部外骨骼作为一种手部功能自主训练的康复辅具逐渐受到关注。本文总结了手部外骨骼的国内外研究进展,... 手功能损伤严重影响人们的日常生活,中风是引起手部功能损伤的重要原因。目前对中风后患手功能恢复主要依赖于医护人员的手动训练,手部外骨骼作为一种手部功能自主训练的康复辅具逐渐受到关注。本文总结了手部外骨骼的国内外研究进展,分析了目前手部外骨骼常见的结构组成、驱动模式及控制模式等,以期对手部外骨骼的康复技术发展提供一些技术支持。 展开更多
关键词 手外骨骼 康复辅具 控制模式 驱动模式 自由度
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外骨骼式手功能康复训练器结构设计 被引量:9
16
作者 李继才 官龙 +1 位作者 胡鑫 喻洪流 《中国康复理论与实践》 CSCD 北大核心 2013年第5期412-415,共4页
目的设计一种用于手功能障碍康复训练的可穿戴外骨骼式机械装置.方法根据手指关节结构与运动仿生原理,机械包括穿戴式手指外骨骼机构及微电机驱动机构.在建立该机械装置三维模型的基础上,利用运动分析软件对所设计的机构进行运动仿真分... 目的设计一种用于手功能障碍康复训练的可穿戴外骨骼式机械装置.方法根据手指关节结构与运动仿生原理,机械包括穿戴式手指外骨骼机构及微电机驱动机构.在建立该机械装置三维模型的基础上,利用运动分析软件对所设计的机构进行运动仿真分析.结果和结论所设计的训练器结构紧凑、轻便,外骨骼手指机构可以在0~67°范围正常运动,运动过程中无干涉现象.仿真实验数据表明,该机械装置能很好地完成规划的训练动作,在运动学和力学性能上均满足设计要求. 展开更多
关键词 外骨骼 手功能 康复训练 运动仿真
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创伤手指康复外骨骼手系统的设计 被引量:14
17
作者 王鹏 付宜利 +1 位作者 王树国 孟庆刚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期108-117,共10页
在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨... 在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨骼手能够实时反馈手指关节的角度和力信息,同时保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析,建立了外骨骼手的运动学模型,给出了外骨骼手的运动学和动力学方程。以ARM微处理器为核心,建立了基于SPI总线的外骨骼手控制系统。最后,进行了外骨骼手的运动学和动力学仿真验证及食指弯曲方向康复实验研究。实验结果表明,创伤手指康复外骨骼手系统康复原理和方法正确可行,实验的重复性误差<5%,表明外骨骼手系统能够满足创伤手指康复要求。 展开更多
关键词 外骨骼机械手 康复 创伤手指 运动学 动力学
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创伤手指康复外骨骼手关节力传感器研究 被引量:1
18
作者 王鹏 付宜利 +1 位作者 刘洪山 王树国 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1109-1113,共5页
为使创伤手指康复外骨骼手能够反馈手指的力觉信息,根据应力测量原理设计了外骨骼手基关节二维力传感器。应用ANSYS软件对传感器弹性体进行了有限元分析,针对手指弯曲和内收/外展两个方向研究了传感器的应变原理,设计了传感器信号采集电... 为使创伤手指康复外骨骼手能够反馈手指的力觉信息,根据应力测量原理设计了外骨骼手基关节二维力传感器。应用ANSYS软件对传感器弹性体进行了有限元分析,针对手指弯曲和内收/外展两个方向研究了传感器的应变原理,设计了传感器信号采集电路,并对传感器进行了静态标定。传感器在手指弯曲方向具有0.325 V/N的灵敏度和1.4%的线性度,在手指内收/外展方向具有0.346 V/N的灵敏度和2.9%的线性度。实验结果表明传感器能够满足康复外骨骼手系统的要求。 展开更多
关键词 外骨骼手 力传感器 信号处理系统 静态标定
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轻型化外骨骼手功能训练器结构设计及实现 被引量:7
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作者 易金花 李继才 +1 位作者 胡鑫 喻洪流 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期630-634,共5页
为帮助由脑卒中引起的手功能障碍患者更好的完成手部的康复,设计一种能在日常生活辅助使用的轻型化穿戴式外骨骼式手功能训练器。通过对拇指运动仿生机构和四指运动仿生机构的设计,得到了适用于患者穿戴的手指仿生结构。在SolidWorks mo... 为帮助由脑卒中引起的手功能障碍患者更好的完成手部的康复,设计一种能在日常生活辅助使用的轻型化穿戴式外骨骼式手功能训练器。通过对拇指运动仿生机构和四指运动仿生机构的设计,得到了适用于患者穿戴的手指仿生结构。在SolidWorks motion仿真软件中对训练器的抓握运动进行仿真分析,验证了其运动符合正常人手抓握运动规律。在实验样机上进行穿戴实验和关节活动度测量实验,结果表明,所研制的轻型化外骨骼手功能训练器具有很强的仿生性,安全可靠,适合手功能障碍患者穿戴进行手部康复训练。 展开更多
关键词 轻型 外骨骼 训练器 手功能 结构设计
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基于镜像疗法的手部外骨骼机器人在脑卒中偏瘫手康复中的应用 被引量:4
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作者 何逸康 宋爱国 +3 位作者 赖健伟 柳波 卞忠凯 黄嘉 《中国康复医学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1616-1621,共6页
目的:探讨基于镜像疗法的手部外骨骼机器人对脑卒中偏瘫患者手康复的临床疗效。方法:选取2020年9月—2021年3月,24例脑卒中偏瘫手功能障碍收住入院的患者,使用随机数字表法随机分为对照组(n=12)和试验组(n=12)。两组均接受常规药物和常... 目的:探讨基于镜像疗法的手部外骨骼机器人对脑卒中偏瘫患者手康复的临床疗效。方法:选取2020年9月—2021年3月,24例脑卒中偏瘫手功能障碍收住入院的患者,使用随机数字表法随机分为对照组(n=12)和试验组(n=12)。两组均接受常规药物和常规手功能作业治疗,试验组在对照组基础上进行镜像疗法外骨骼机器人的训练。常规手功能作业治疗30min/次,2次/天,5天/周,共训练4周;镜像疗法外骨骼机器人训练30min/次,1次/天,5天/周,共训练4周。治疗前后分别采用Fugl-Meyer评定量表(Fugl-Meyer assessment score,FMA)评分、Brunnstrom分期、患侧腕伸肌、指伸肌表面肌电积分肌电值(integral electromyography,i EMG)和均方根值(root mean square,RMS)对患侧手功能进行评定。结果:治疗前,两组患者的FMA评分、Brunnstrom分期、患侧腕伸肌、指伸肌iEMG和RMS比较,差异无显著性意义(P>0.05)。治疗后,两组患者的FMA评分、Brunnstrom分期、患侧腕伸肌、指伸肌iEMG和RMS均较治疗前提高,差异有显著性意义(P<0.05)。且治疗4周后,试验组在FMA评分、Brunnstrom分期、患侧腕伸肌、指伸肌iEMG和RMS方面均优于治疗组,差异有显著性意义(P<0.05)。结论:基于镜像疗法的手部外骨骼机器人对脑卒中偏瘫患者手功能的康复具有临床意义,值得在临床中推广使用。 展开更多
关键词 脑卒中 手功能康复 镜像疗法 外骨骼机器人 表面肌电图
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