三自由度仿人型假手及其肌电控制策略

《三自由度仿人型假手及其肌电控制策略》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、万方数据第30卷第7期2009年7月哈尔滨工程大学学报JournalofHarbinEngineeringUniversityV01．30№．7Jul．2009doi：10．3969／j．issn．1006—7043．2009．07．015三自由度仿人型假手及其肌电控制策略杨大鹏，赵京东，姜力，刘宏(哈尔滨工业大学机器人技术及系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150086)摘要：为了弥补当前商用单自由度假手康复功能的局限性，基于欠驱动原理设计了一种新型的三自由度仿人型假手．采用3枚电机分别驱动假手的拇指、食指以及其余三指，完成了15个活动关节在抓取物体时的调控．基于假

2、手自由度的配置，采用支撑向量机方法，讨论了人手共19种姿态肌电模式的识别，并将其应用于假手的实时控制．实验结果表明，基于肌电信号能以较高成功率识别人手部的多种姿态，并可以直接应用至假手的动作控制，体现了较高的灵活性．关键词：仿人型假手；肌电控制；模式分类中图分类号：TP241．3文献标识码：A文章编号：1006-7043(2009)07-0804-07A3-DOFanthropomorphicprosthetichandanditsEnGcontrolmethodYANGDa—peng，ZHAOJing—dong，JIANGLi，LIUHong(StateKeyL

3、aboratoryofRoboticsandSystem，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150086，China)Abstract：Toovercomefunetionallimitationsofthetraditionalcommercialprosthetichandwhichhasonlyonede‘greeoffreedom(DOF)，anovel3-DOFanthropomorphicprosthetichandwasdesigned，mainlybasedonanunder-actuatedmechanism．T

4、hreeactuatorseachwereusedtodrivethethumb，indexandtheremainingthreefingers，regulatingatotalof15jointsofthehandwhengraspingobjects．BasedontheDOFconfigurationoftheartificialhand，differentelectromyography(EMG)modesgeneratedfrom19humanhandgestureswereclassifiedusingthesupportvectormachine(

5、SVM)patternreorganizationmethod．Anon—linehandgestureclassifyingschemewasalsoproposed．Experimentalresultsshowthatthehandgesturereorganizationmethodisaccurateandeffectiveandcanbedirectlyadaptedtotheprosthetichandgmotioncontr01．Asaresultitbehaveswithhighdexterity．Keywords：anthropomorphic

6、prosthetichand；EMG．control；patternrecognition肌电假手是一种重新建立人与外界环境可操作性联系的接口．它通过采集人手臂处的肌肉电信号(Electromyography，EMG)作为控制源，一般采用1～2个小型电机作为驱动器，并使用特殊的传动机构(欠驱动，耦合等)控制手指各关节运动，完成近似于真实人手的一些基本操作．这种基于生物信号控制策略的肌电假手的优点是显而易见的，因为其再次利用了人神经肌肉电传导的特性并将其输出至外界环境，对于残疾人的神经康复是相当有益的．收稿日期：2008-06一11．基金项目：国家自然科学基金重点项

7、日(50435040)．作者简介：杨人鹏(1982一)。男，博上，E—mail：law一1209@yahoo．COlll．eli；刘宏(1966．)，男，教授，博士生导师．然而，诸如OttoBockSensorHand等一些商业肌电假手，由于只采用了l一2个自由度，因此在抓取功能性方面表现欠缺，像个简单的夹持器，致使很多残疾人患者不愿意佩戴假手¨引．也有人提出将机器人多自由度仿人型灵巧手，如DLR／HIT手，应用于残疾人手康复工程，并且建立了相应的控制方法∞引．但是这些手的体积过于庞大，自由度存在较大冗余，代价自然也比较高．因此，国外许多研究机构开展了拟人大小的、

8、多功能假手