机械工程学报

作者：马凯威, 高爽, 蒋振江, 范保杰, 徐丰羽

单位：1. 南京邮电大学自动化学院 南京 210023;2. 东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室 南京 210096

关键词：三维软体驱动器,手部康复装置,弯曲理论建模,有限元分析,样机制作与测试；

基金：江苏省自然科学基金面上项目(BK20201379)、江苏省高等学校自然科学研究重大项目(21KJA460013)、江苏省“双创博士”项目(JSSCBS20210523)、东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放课题基金(MCCSE2021A02)和南京邮电大学引进人才自然科学研究启动基金(NY220140)资助项目。

针对手部康复装置结构复杂、穿戴舒适性差、制作成本高等问题，提出了一种基于三维软体驱动器的新型手部康复装置。首先，根据手部功能运动范围分析，设计了具有三空腔结构和纤维增强结构的三维软体驱动器。其次，利用Yeoh模型、虚功原理和结构分析，建立了以空气压强、纤维匝数为输入量，弯曲角度为输出量的数学模型。然后，通过有限元分析，确定了纤维匝数和建议工作压强，降低了数学模型的计算量。最后，使用3D打印技术和硅胶材料完成了样机的制作。为了验证以上理论，在软体驱动器综合实验平台上进行了性能测试。结果表明，该软体驱动器的最大弯曲角度、指尖力和相对误差分别为230°、1.08 N和25.04%；该装置可以模仿常见手势，抓取日常生活用品，能够满足基本的手部康复训练。

来源：2022年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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