人體手腕對手臂系統(tǒng)的靈活性有很大的貢獻,增強了靈巧性和操縱能力。然而,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都傾向于把更多的注意力放在手爪的開發(fā)上,而不是手腕系統(tǒng)的開發(fā)上。最近有研究表明,與手腕能力有限的高度靈巧終端設(shè)備相比,手腕的靈巧度增加可能對操作能力的貢獻更大。當使用簡單的末端執(zhí)行器時,或當對象完全約束手的手指時,腕部的作用變得特別重要。
健康人的腕部是假肢腕設(shè)計的有效基準,也是任何方位裝置都可以考慮的參考點。它能夠做3自由度運動,即旋前/旋后、屈伸和橈側(cè)/尺側(cè)偏移。每個自由度都是一組成對的運動,指的是每個自由度內(nèi)的正運動和負運動。對于未受影響的腕關(guān)節(jié),其最大活動范圍通常在76度/85度、75度/75度和20度/45度之間,分別為旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側(cè)偏移。這些自由度是耦合的,意味著其中一個自由度的運動可以限制另外兩個自由度的運動范圍。
健康的人在日常生活活動中只利用了每個關(guān)節(jié)全部活動范圍的一部分。對這些“功能性”運動范圍的調(diào)查表明,它們介于65度/77度、50度/70度和18度/40度之間旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側(cè)偏移的自由度及其運動范圍如圖1所示。
德國伯恩大學(xué)計算機學(xué)院研制的遙操作輪腿復(fù)合的移動操作機器人可通過遠程操作平臺完成各種復(fù)雜操作任務(wù)
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