篇一：仿生机械手臂的研究进展及发展方

　　仿生手臂新突破患者通过意识控制机械手臂

　　据英国每日邮报报道,随着科学技术的日新月异,许多现代仿生假肢技术的研发已触及高科技领域,但或许之前的假肢并没有当前美国科学家研制的“意识控制仿生手臂〞先进,他们在仿生手臂中并没有使用发动机,而是通过大脑意识进行控制。

　　患者耶西-沙利文(JesseSullivan)现已拥有一副这样独特的仿生手臂,科学家发现了一种方法,通过连接沙利文在胸部的残肢末端神经,可控制安装后的仿生机械手臂。这使其拥有超出之前的更大活动范围。

　　沙利文拿起了锤子

　　沙利文用仿生手臂抓住在桌子上滚动的硬币

　　患者耶西-沙利文(JesseSullivan)现已拥有一副这样独特的仿生手臂,科学家发现了一种方法,通过连接沙利文在胸部的残肢末端神经,可控制安装后的仿生机械手臂。这使其拥有超出之前的更大活动范围。

　　当沙利文大脑思考移动胸部残肢肌肉时,之前连接手臂的神经组织便获得该信号,经计算机解析之后以指令形式传达至仿生机械手臂。

　　据悉,8年前沙利文进行了一次截肢手术,之后他进行了屡次仿生手臂测试。目前最新使用的仿生机械手臂是基于残肢神经控制,可通过大脑意识自由地拿各种物体。该仿生手臂是由美国西北大学的科学家成功研制的,他们着眼于使用不同类型的大脑活泼性控制仿生手臂。

　　纳特-邦德逊(NateBunderson)将这项研究报揭发表在2019年11月于圣地亚哥市召开的神经系统科学协会会议上,他说：“如果你将残肢的神经信息转换至健康的肌肉,之后放大该大脑信息用于控制手臂。我们可以使用这些信息控制该装置。〞

　　1/2该研究小组已调谐了该系统,使其能够解析大脑信号,基于这一原理,截肢患者即可通过大脑意识实现多种仿生手臂动作,很大程度地扩大了活动范围。

　　然而,多数残肢患者随着截肢时间较长已失去了控制截肢神经的能力,他们已无法控制残肢末端的肌肉,而沙利文的截肢末端神经状况较好。他指出,这种仿生手臂实际上就是大脑意识直接连接到机械手臂进行控制,其作用不是通过肌肉解析神经指令,目前,我们通过计算机试着解析神经指令,同时大脑对此进行调谐。这项先进仿生手臂技术有望使更多的截肢患者重获新生！

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篇二：仿生机械手臂的研究进展及发展方

　　龙源期刊网http://www.qikan.com.cn仿生机械手臂的研究进展及发展方

　　作者：向常凯

　　来源：《中国科技纵横》2019年第02期

　　摘

　　要：仿生机械手臂能够辅助或替代人类完成高精度、高危险性的工作，随着制造业和智能产业的快速的发展，仿生机械手臂技术发展迅速，在人们的日常生活和工业制造中得到广泛的应用。本文分析了几种仿生机械手臂的基本原理和应用情况，进一步的，根据各种仿生机械手臂的原理特点和应用辛苦，对他们的发展前景进行了分析。

　　关键词：仿生机械手臂;关节式机械手臂;气动式机械手臂

　　中图分类号：TB17文献标识码：A文章编号：1671-2064（2019）02-0101-02现如今，自动化技术已经渗透到人们生活的各个方面。仿生机械手臂是机器人技术与生物力学相结合的产物，通常用来代替人类进行危险工作、高精度操作，所以，研究机械手臂具有重要意义[1]。与传统的机械结构相比，使用基于人工智能和人体工程力学的仿生机械手臂的极大程度解放了生产过程中的人力资源，从而在获得更大利益的同时提高了工作效率，使一些行业的可操作性更强，生产精度更高。与此同时，仿生机械手臂能够有效记录工作日程，便于管理人员了解进度，进行维护和维修等。另一方面，随着芯片技术和软件技术的发展，仿生机械手臂的结构越来越简单、体积越来越小，各种基于仿生机械技术的机械手臂、机械腿被推出，这极大的方便了残障人士，可以使得残障人士高效、简单的完成生活和工作的各个环节。上世纪80年代，北京航空航天大学已经在开展三指以及四指机器人的研究，与此同时，哈尔滨工业大学在机械手臂方面的研究也取得了突破性的进展。但是与国外在柔性关节机械臂方面的研究相比，我国仍然处于起步阶段。在国外，上世纪60年代后期便开始将机械手臂投入工业生产;70年代，人们便开始致力于仿人机械手臂的研究;90年代显著提高了手指构型的灵巧性，同时对于感知功能的研究也得到了长足的发展。不难看出，国内外对于此的研究仍存在着不小的差距。因此，我们需要在该方面进行广泛的研究，以弥补现有差距[2-3]。

　　1仿生机械手臂的原理

　　关节式机械手臂是目前工业机器人中应用最广泛的一种，主要包括运动元件、导向装置、冷却装置、自动检测装置等，典型的关节式机械手臂如图1所示。关节式机械手臂有大臂与小臂摆动，以及肘关节和肩关节的运动。具有上肢结构，可实现近似人手操作的机能，需要研制最合适的结构。常见的关节式机械手臂的传动机构一般采用摆动式、齿条式以及齿轮式，根据具体的工况选择采用具体的传动机构。关节式机械手臂在日常生活中应用广泛，主要有喷漆、表面处理、测试、测量、切割、自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。气动式机械手臂包括执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等，典型的气动式机械手臂如图2所示。通过PLC程序控制气压传动装置根据预先设定的程序，按照一定的顺序、一定的运动轨迹、一定的

篇三：仿生机械手臂的研究进展及发展方

　　专利内容由知识产权出版社提供专利名称：一种六自由度仿生机械手臂专利类型：发明专利发明人：李兵,吴佳豪,黄海林,宋炎书,刘飞,宁英豪,陈骏安申请号：CN201811515893.8申请日：20181211公开号：CN109397272A公开日：20190301摘要：本发明提供了一种六自由度仿生机械手臂，包括依次连接的肩部关节、肘部关节和腕部关节，其中肩部关节与肘部关节之间设有大臂部，肘部关节与腕部关节之间设有小臂部，腕部关节的末端设有仿生手掌。本发明通过设置六个旋转装置分别实现仿人机械手臂具有六个转动自由度，以模仿人类手臂例如肩部左右张开、大臂部摆动和自转、小臂部摆动和自转以及手掌摆动等一系列动作，且各个运动之间相互不干涉，具有控制精度高、运动自由度高、结构紧凑等优点；并在大臂部和小臂部的外侧表面设有人工皮肤，可以实时检测并反馈大臂部和小臂部与人体接触时受到的载荷，提高了安全性能。申请人：哈尔滨工业大学(深圳)地址：518000广东省深圳市南山区桃源街道深圳大学城哈工大校区国籍：CN代理机构：广州三环专利商标代理有限公司代理人：朱本利更多信息请下载全文后查看

篇四：仿生机械手臂的研究进展及发展方

　　机械外骨骼发展研究综述

　　前言：目前只有美国和日本在机械外骨骼领域的研究取得了一些初步成果。在我国，这方面的的研究尚处于起步阶段，但是随着世界现代化和工业化进程的进一步加深，机械外骨骼的所带来的方便之处将逐步得到人们的首肯，并逐步融入我们的生活。本文就机械外骨骼研究的发展过程、当前研究的方向以及所取得成果在目前和将来的应用做了归纳和综述，理清发展的脉络，获取该领域的前沿信息，从而把握前沿动向。

　　一、机械外骨骼的发展

　　1、机械外骨骼的过去

　　外骨骼(Exoskeleton)的最初概念来源于生物学,是指为生物提供保护和支持的坚硬的外部结构，比如昆虫身上能够起到帮助行动以及保护身体不受伤害作用的外骨骼[1]。人类受此启发便开始了机械外骨骼技术的仿生研究。通过能源装置提供外动力，机械传动系统及控制测试系统，保证和人体各种动作于机械之间的协调性，机械外骨骼便拥有了这种使人类的力量成惊人的倍数放大，运用于未来各种行业的前景。机械外骨骼的作用就是要将机械和人体实现完美的融合，帮助人体出色地完成各种动作和提升效率。外骨骼系统的最早研究始于20世纪60年代[2]。1962年，美国空军就要求康奈尔航空实验室进行一项采用主从控制方式的人力放大器系统的可行性研究[3]。起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，自此便开始了漫长的研发过程。2000年，美国五角大楼高级研究计划署投资数千万美元开始为期7年的机械外骨骼的研究计划（EHPA）。2002年，[5]王建梅.凡人的超人之路-机械外骨骼发展史.《电脑迷》2011年[6]http://junshi.xilu.com/2011/1024/news_349_199576.html[7]李向军.

　　外骨骼助力机器人研究现状及应用领域展望.

　　湖南铁路科技职业技术学院2009.5[8]蔡兆云、肖湘江.外骨骼机器人技术研究综述.《国防科技》尖端科技2007.12[9]《湖南中医药导报》-信息大观版

　　[22]HanYali,WangXingsong.KinematicsAnalysisofLowerExtremityExoskeleton.schoolofmechanicalengineering,southeastuniversity,Nanjing.2837—2839[23]杨晓红.可穿戴的外骨骼机器人最新发展.《前沿视点》.2009.4[24]杨晓红.机器人最新发展.《前沿视点》.2009.4[25]吕广明，孙立宁.康复机器人技术发展现状及关键技术分析.哈尔滨工业大学报.2004,36（9）：224-227[26]孙立宁，何富军，杜志江，姚玉峰.辅助型康复机器人技术的研究与发展.机器人.2006,28（3）：355-360[27]M.L.Moe,J.T.Shwartz,OcularControloftheRanchoElectricArm,AdvancesinExternalControlofHumanExtremities,Belgrade,1973.[28]N.Benjuya,S.B.Kenney,“Hybridarmorthosis,”

　　Journalof

　　ProstheticsandOrthotics,vol.2,no.2,pp.155–163,1990.[29]H.I.Krebs,N.Hogan,M.L.Aisen,B.T.Volpe,“RobotaidedNeuro-Rehabilitation,”

　　IEEETrans.onRehabilitationEng.,pp.75–87,1998.[30]M.A.Alexander,M.R.Nelson,A.Shah,Orthotics,AdaptedSeatingandAssistiveDevices,PediatricRehabilitation2nded.BaltimoreMD:WilliamsandWilkins,pp.186-187,1992.[31]K.Homma,T.Arai.,“DesignofanUpperLimbAssistSystemwithParallelMechanism,”

　　IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation,pp.1302–1307,1995.[32]D.J.Reinkensmeyer,J.P.A.Dewald,W.Z.Rymer,_“Guidance-BasedQuantificationofArmImpairmentFollowingBrainInjury”,IEEETrans.onRehabilitationEng.,vol.7,no.1,pp.1-11,1999.[33]C.G.Burgar,P.S.Lum,P.C.Shor,andH.F.V.d.L.Machiel,“DevelopmentofRobotsforRehabilitationTherapy:ThePaloAltoVA/StanfordExperience,”

　　JournalofRehabilitationResearchandDevelopment,vol.37,no.6,pp.663-673,2000.[34]M.H.Rahman(Member,IEEE),M.Saad(SeniorMember,IEEE),J.P.Kenné,andP.S.Archambault.”

　　ModelingandDevelopmentofanExoskeletonRobotforRehabilitationofWristMovements”,

　　2010IEEE/ASMEInternationalConferenceonAdvancedIntelligentMechatronicsMontréal,Canada,July6-9,2010