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                探索發現
                上海交大機器人研究所團隊研究設計操作感知一體化的軟體∮神經假肢手

                發布時間:2021-08-18

                8月16日,《自然·生物醫學九五至尊旧网址欢迎光临》(Nature Biomedical Engineering)在線發表了上海交通大學機械々與動力九五至尊旧网址欢迎光临學院機器人研究所朱向陽、谷國迎教授♂和麻省理工學院趙選賀教授的回马枪合作論文“操作感知一體化的軟體神經假肢手”(A soft neuroprosthetic hand providing simultaneous myoelectric control and tactile feedback)。上海交通大⊙學為論文第一作者和通訊作者單位,博士研究生張寧斌為論文共同@第一作者。該論文也恣意妄行被Nature以“A tough prosthetic hand obeys the muscles’ commands”為題,作為研究亮點報道。

                 

                 

                軟體神經假肢手具有@ 六個主動自由度,在氣壓驅動下可實現多角度種靈巧抓握手勢。每個手指具有內嵌♀多段分布式硬質結構層的纖維增◆強軟體結構,在氣壓驅動下具有一個彎曲自由度。特別是拇︻指具有一個額外的自由度,用於實現對掌運動奥金尼地穴。此外,手指固有的柔順性使其在面對柔軟、易碎物體時也能夠進行自適應抓奎尔丹纳斯握。

                 

                驅動控制硬件設計采用分布式模塊化思路。微型泵、閥、電路板、電池等器件可裝在俺家輕量化腰包中,氣動軟體手指断骨圆盾、傳感器等位於▲機械手本體中,腰包與機械手中的硬其拉尖刺刀柄件通過隱藏的氣管和電線進行連接。根據需要,所有器件均可集成於假肢的接收腔內。接收腔中嵌入了四個定制的肌電傳感器,用來『記錄殘肢目標肌肉的表面肌電信號,並解碼黄道吉日截肢患者的運動意圖。各個軟體手指的指尖內置了水凝膠-彈性體混合結構的柔性壓力捕猎者傳感器,並集成了電觸覺系佐金平木統,具備觸覺壓力等外部感知信息的神經反饋功能,可實現假肢手與神經系統的雙向閉環控制。

                 

                為了評估軟體神柳泣花啼經假肢手的使用性能,兩位截肢患者按指定範式分別完成了軟體假肢手和剛性假肢手的標準量刺钢护肩化測試實驗。實驗結果統計分析表明,軟杨春娃體假肢手在速度和靈巧性方面優於傳肆无忌惮統的剛性神經假肢。當抓握草莓、面Ψ包和紙杯等柔軟、易碎物品時,軟體神經假肢手展示了更強的性能優勢。此外,因軟體假肢手重量大不急之务幅降低,受試者佩戴使用的舒適性明顯提升。

                 

                日常生活應一举千里用驗證實驗表明,截肢受試者可以控制軟體假肢手抓取和面如冠玉操作食物、日用品、工具等不同的物品,也可以與外界進行握手、觸摸動植物等安全互動交互,完成捏取不同形狀尺寸的物體並進行插槽等精白金亲王細操作。

                 

                 

                當指尖觸覺傳感器上的有效壓力雷伦特達到設定閾☉值時,將觸發電刺情见力屈激器產生電脈沖並刺激殘肢肌肉的特定區域,實現觸覺信號※的神經反饋。在視覺-聽覺屏蔽的交槌击互實驗中,隨機按壓軟體神經假肢手的五個手指,截肢受試者可以準卐確分辨出任意單個或多個被按壓的手指。實驗結果表明,結合肌风格電控制和觸覺反饋可實現軟體神經假肢手的閉環控制。此外,通過對電脈沖的頻率與壓力犯言直谏傳感器相對電容變化量的編碼映射,截肢受試者可以奥爆术恢復分級觸覺感知能力,實現對不同尺寸抓握對象,如不同直徑柱體的識別與分辨。

                 

                 

                論文報道了一種集成肌電控制與觸覺反饋的軟體神經假肢手,能夠一班幫助截肢受試者恢復多種手部靈巧大十字军的护腿操作功能、觸覺感知反饋和閉環控制能力【。其模√塊化的設計可實現高效的叠代設計、制造和控制。與商用剛性假◤肢相比,軟體神經假肢手具有諸切切此布多優勢,如固有的順應性、輕便、低成本以及嵌入式的柔性觸覺壓力傳感等。研究采用更先進的肌電解碼算法和感知反ㄨ饋方法,有望進一步提高軟體神經假肢手的性能。研究工作為下一代柔順、輕便、低群殴成本的類生物體假肢技術的發展提供新的思路和方法。

                 

                論文研究工作得到了國迥然不群家自然科學基金、上海市科委“科技創新行動計劃”等科技計劃項目的支持。

                 

                論文鏈接:

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                供稿:機器人研究所    
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