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基于Arduino UNO的手臂外骨骼

2022/09/08
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人类进化发展了一对肢体的运动,这提供了微小能量消耗的连贯性好处。但是,由于中风、事故等多种原因,这种光滑的运动也可能受到阻碍。幸存者四肢虚弱,需要大量努力进行康复和恢复常规步态。因此,我们在这个项目中的目标是开发一种新型外骨骼,以方便瘫痪者的手臂轻松移动,并使他们能够以自己的效率从事日常琐事。在此之后,我们首先开发了一个原型模型。手臂和手来检查我们的概念是否有效。我们的两个概念是线技术和为外骨骼提供运动的连杆机构。最终模型是使用 3D 打印制作的,它赋予模型强度以充当刚性体以承受高负载,并且同样易于由同一个人或任何其他人操作。使用高扭矩伺服电机为整个系统提供扭矩,使用四杆式连杆机构。使用Arduino和操纵杆完成操作和控制。通过上述行动,外骨骼能够令人满意地满足定义的要求。

通过整个项目的设计和制造过程,我们推断并基本理解了扭矩对于正确选择电机来驱动整个系统的重要性和作用。Exo-glove 表现出相当令人满意的结果,平均运动范围为 0 到 47度,足以抓取日常物体。发现可以施加的力约为9.3 N。唯一的挫折是物体不能由于两者之间缺乏摩擦,因此无法正确握住。

手臂部分的角度为 00 到 1000,用于提升日常活动中所需的惯用物体。因此,电机的使用可以确保传递足够的扭矩来完成所需的任务。平均而言,发现效率为80% ,随着要提升的负载的增加,效率降低到几乎59% 。这个问题的潜在解决方案可能是使用更强大的高扭矩电机。四杆机构用于使其具有半灵活性并获得预期结果的安排中。由于线材缺乏刚性,Arm 部分的初步试验并未证明对钓鱼线有效。此外,鲍登电缆传输需要更大的扭矩。高扭矩电机和用于传输的鲍登电缆的组合可以使外骨骼完全灵活,而不会影响富有成效的性能。

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