基于SMA驱动模块的腕部柔性外骨骼设计

来源：机器人杂志2021年第4期北京时间：

作者：谢巧莲, 孟巧玲, 曾庆鑫, 戴玥, 吴志宇, 陈立宇, 喻洪流

摘要：针对外骨骼机器人在仿生性、便携性及人机交互性上的问题，提出了一种基于形状记忆合金（SMA）驱动模块的腕部柔性外骨骼．首先，研究SMA弹簧的最大可回复拉伸长度与相变温度特性，建立SMA驱动模块的SMA弹簧与锰钢片的混合模型．然后，根据人体腕关节运动范围和所需拉力，对该混合模型进行参数优化．最后，提出了一种弹性元件势能、风冷和高低电流切换混合的SMA弹簧冷却方法，设计了基于运动角度和相变温度反馈的控制方法．为了验证腕部柔性外骨骼的实际使用效果，进行穿戴训练和测温实验．实验结果表明，该外骨骼的仿生性和柔顺性符合人体腕关节运动特性，其轻质、便携性可提高日常生活活动辅助效果．

关键词：形状记忆合金（SMA）, 柔性外骨骼, 柔性驱动器, 仿生性, 腕部外骨骼