面向食指康复的sEMG控制SMA驱动的外骨骼机器人

摘要

为提高食指康复运动的辅助效果，提出一种基于肌电信号控制的双自由度外骨骼机器人。研究中引入表面肌电信号(surface electromyography, sEMG)控制方法，构建了双自由度耦合且通过形状记忆合金(shape memory alloys, SMA)丝驱动的机械结构，设计了手指位移放大机构。通过运动角度范围实验、压力实验及肌电信号强度分析实验验证外骨骼机器人的性能，结果显示，外骨骼机器人左右摆动角度最大范围为-19.8°～18.9°,掌骨关节屈曲角度最大范围为9.5°～28.9°,近指关节最大屈曲角度为38.2°,在外骨骼机器人辅助下，手部受力最大为3.8 N,处于安全阈值以内。本文提出的外骨骼机器人具备良好的安全性和动作执行性能，能够有效改善手部运动障碍。

关键词

食指康复 / 双自由度外骨骼机器人 / 表面肌电信号 / 形状记忆合金