肌电控制仿生机械手结构设计方案

这款仿生机械手的结构设计围绕上肢截肢患者的日常使用需求展开，核心采用刚性连杆作为手指传动的核心载体，摒弃了弹性布线带来的传动滞后、长期使用疲劳形变的问题，每根手指的指节转动都通过独立连杆传递驱动力，指节弯曲角度与驱动端输出行程呈线性对应关系，能精准复现人手抓握时的指节联动姿态，不会出现弹性传动常见的抓握力度不足、动作变形问题。驱动单元选用线性执行器作为动力输出，执行器的安装位预留了标准安装孔位，可直接固定在手掌内部的金属安装基板上，基板同时承担了传动结构定位、执行器承载、腕部连接的多重作用，基板上的孔位按照执行器安装尺寸、连杆转轴位置、走线槽位统一排布，减少了多余的支撑结构，在保证结构强度的前提下控制了整体重量。腕部连接端采用快拆式接口设计，接口的安装边界与市面上主流的上肢假肢接受腔标准尺寸匹配，不需要额外定制转接件就能完成与接受腔的装配，接口处预留了走线孔，肌电传感器的信号线路、执行器的供电线路都可以通过该孔位接入前臂的控制模块，不会出现线路外露、拉扯损坏的问题。控制部分采用开源控制板作为核心处理单元，肌电传感器贴附在用户前臂的肌肉表面，采集肌肉收缩时的电信号，经过控制板的信号处理后转化为执行器的动作指令，用户不需要经过复杂的训练，就能通过日常的肌肉发力习惯控制手指的张开、闭合以及不同的抓握力度，能完成捏取细小物件、抓握水杯、握持工具等日常生活动作。手指部分的结构按照人手指节的比例设计，每根手指的转动范围都参考了健康人手的活动角度设置限位结构，避免过度转动造成结构损坏，指节表面预留了防滑垫安装槽，装配防滑垫后可以提升抓握物体时的摩擦力，减少物件滑落的概率。整体结构的传动间隙控制在极小范围内，动作响应延迟低，长期使用下的结构稳定性优于绳驱类仿生假手，适合作为上肢截肢患者的日常穿戴辅具，也可作为轻型仿生操作末端应用在教学演示、人机交互研究等场景中，其模块化的设计思路也方便后续根据不同用户的手掌尺寸调整指节长度、安装位尺寸，适配不同的使用需求。