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中国科大:手功能精细运动康复机器人方向研究获重要进展

发布时间:2023-10-10 21:20:36 来源:合肥日报 责任编辑:李岩芯 阅读量:10
记者从中国科大获悉,该校张世武教授、金虎副教授与王柳特任教授基于手指皮肤非均匀形变机制和手部精细动作康复运动机制,以高功重比形状记忆合金(SMA)弹簧为驱动,提出了一种具备精细动作训练的便携式柔性康复
作者:葛清政

记者从中国科大获悉,该校张世武教授、金虎副教授与王柳特任教授基于手指皮肤非均匀形变机制和手部精细动作康复运动机制,以高功重比形状记忆合金(SMA)弹簧为驱动,提出了一种具备精细动作训练的便携式柔性康复手套机器人,有望服务全球数千万手功能障碍患者的精细动作康复与日常生活辅助。

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全球手功能障碍患者群体日益庞大,仅因脑卒中每年新增近千万人。由于指间协调性、肌张力等异常,患者失去手部精细动作技能。重复与持续的手部运动训练可刺激大脑皮层与神经元,达到手功能康复目的。柔性康复手套具有轻质本体、柔顺运动等优势,可突破传统刚性手套安全冗余度低等缺点。但由于柔顺本体易发生大形变不利于运动感知以及多传感及驱动集成极易使手套繁冗不利于便携化等原因,现有柔性康复手套多数仅能实现基于开环控制的康复运动,使得手部精细运动技能精准康复仍极具挑战。

针对以上挑战,研究人员综合手指皮肤褶皱结构的仿生原理和霍尔传感机制,创新性设计了集柔顺运动与精确感知于一体的仿生指套结构,并据此提出了融合传感系统、形状记忆合金(SMA)驱动与智能控制系统、供能与热控系统和人机交互系统的柔性康复手套集成化设计方法。

得益于SMA高功重比和集成化设计,柔性康复手套机器人自重仅490克,且具备独立工作能力。研究人员进一步提出多模态精细动作康复训练方法,从而实现手功能障碍患者便携、精准和安全地康复训练。临床试验初步验证了该便携式、低成本柔性康复手套机器人在精细运动康复以及生活辅助等方面的优势。

近年来,中国科大工程科学学院机器人与智能装备研究所团队,在形状记忆合金(SMA)驱动器的精确控制方面开展深入研究,取得了系列进展,为康复手套机器人的精细运动控制奠定了良好基础。

责任编辑:陈全兵 高静 李筱白


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