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8月17日:《机械工程学报》2024年第17期最受关注论文推荐

作者:小编发布时间:2025-08-17 23:48

  燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室于金须等认为,手指外骨骼机器人是一种手部康复训练装置,传统的连杆型手指外骨骼机器人通常只考虑远指关节的末端轨迹重合度,未考虑掌指关节和指间关节的末端轨迹,无法保证手指能够自然的屈伸,存在舒适性和安全性问题。基于人机共融外骨骼机构构型综合方法,建立了人机构型的约束方程,提出了人机共融设计方法,认为外骨骼机器人在穿戴后与手指共融为一个整体机构。设计了自适应角度采集设备进行了数据采集实验,并拟合出2个指关节关联性函数,将其引入人机构型约束方程,通过粒子群算法求解并优化了尺度参数,完成人机共融外骨骼机器人设计并仿真分析了其工作空间。搭建了外骨骼机器人样机并进行了实验,结果显示机器人样机具备人机共融特性,能够很好地拟合三关节末端的轨迹,证明了设计方法的有效性。

  北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室张雷雨等指出,中国脑卒中患者数量的巨幅增长且后遗症对患者生活质量带来严重影响,尤其手功能丧失最为突出,给社会经济带来巨大负担。因此,研发了人-机-环境高度融合的并联腕康复机器人,借助定制的直线推杆,具备良好的穿戴舒适性、承载性和高运动精度,能够适应腕关节运动轴线错位。基于腕关节生理体征、康复训练需求、运动学特征和可穿戴性,进行并联腕康复机构的构型综合,优选出2-SPU/RR并联构型,研制结构紧凑、运动精确及高支撑刚度的并联腕康复机器人样机。建立该康复机构的运动学模型,进行可操作度、灵巧性、刚度分析和运动学性能评价。分析结果表明:该并联机构能够满足康复运动的自由度需求,且运动平滑无突变,在康复运动范围内,不存在奇异位形,且具有良好的可操作性、灵巧性和各向同性。

  天津大学机械工程学院张禹泽等指出,目前我国康复需求巨大,并呈现持续增长趋势,康复机器人是解决这一问题的重要手段。针对现有下肢康复机器人在人机交互、训练方式及经济性等方面的局限,提出了一种采用柔索机构的并联柔索驱动下肢康复机器人,通过四根并联分布的柔索实现对使用者下肢大范围被动训练运动。建立了该机器人的运动学、静力学模型,并对柔索驱动中的滑轮摩擦力进行了建模与辨识。针对使用者的每次使用所处位置不确定的问题,提出了一种无需借助外部设备的使用者位置自主辨识方法。基于位置辨识,该机器人对使用者康复训练参数进行适应性调整,以实现精确康复策略。搭建了实验平台,通过实验验证了使用者位置自主辨识的可行性,并探究了关节力矩以及受力的规律,检验了下肢康复机器人被动训练的准确性。

  燕山大学河北省并联机器人及机电系统实验室郑思远等认为,腰椎间盘突出等腰部疾病多由脊柱失稳所致,从该致病成因出发,基于中医“椎曲论”提出一种新型腰部康复机器人。首先,为面向腰部疾病临床康复需求,机器人采用刚柔耦合的结构形式,其主要包括由一组柔性驱动器构成的柔性曲度拟合机构和基于3-PRS并联机构的刚性并联调姿机构,可实现腰椎曲度的精准调节;并基于模块化、小型化设计理念,将各模块紧凑布置,便于在家庭中使用。其次,为确保多柔性驱动器末端拟合曲线的平滑性,计算在不同曲率时各单体驱动器伸长量间的关系。之后,考虑纤维嵌入式气动肌肉的结构特点,建立柔性驱动器的静态数学模型,并基于螺旋理论求解3-PRS并联机构的位置反解。最后,开展柔性驱动器静态特性试验与并联机构运动性能试验,并通过人机交互力与肌电信号的采集、分析,对机器人的康复性能进行评估。结果表明,该腰部康复机器人能够实现预定的康复功能,是一款应用前景良好的腰部康复设备。

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  南开大学人工智能学院秦岩丁等指出,磁控式小型化医疗机器人能够被外部磁场隔空控制,在人体狭窄腔道内主动运动,检查并治疗人体深层的病变区域,在临床医疗领域具有巨大的潜力。根据尺度不同,磁控式小型化医疗机器人可分为厘米毫米尺度的胶囊机器人、毫米微米尺度的连续体机器人、微米纳米尺度的微型机器人。系统总结各自磁控原理、结构设计和潜在医疗应用,并综述最新研究进展。最后,展望磁控式小型化医疗机器人的未来研究方向,包括机器人材料的生物相容性,执行医疗任务的视觉反馈,多种医疗功能集成的小型化,运动控制的稳定性和鲁棒性。

  工业和信息化部产业发展促进中心马伟佳等指出,机器人辅助手术旨在通过机器人系统协助医生实施外科手术,近年来受到越来越多的关注。人工智能的快速发展加快了机器人辅助手术向微创、智能和自主化的方向发展。综述了人工智能在机器人辅助手术中的应用,从医学图像处理、手术规划与导航、手术机器人运动控制与决策三方面进行总结。借助人工智能技术,医学图像处理的应用使医生更准确地获取具有更高清晰度和更直观立体的影像数据,对病灶和组织进行准确的分割和对齐,以及自动识别和分析医学图像中的病变或异常区域。人工智能在手术规划与导航方面的应用使外科医生可以更准确地规划手术方案,并提供精确的导航引导。通过结合患者的个性化数据和医生丰富的手术经验,人工智能可以帮助医生预测手术风险,并为手术过程中的精确定位和灵巧操作提供实时指导。手术机器人运动控制与决策方面的应用使机器人在手术中能够更有效地执行任务,并做出智能化决策。人工智能算法可以实时分析手术场景的复杂信息,辅助机器人进行精细的运动控制。分析了人工智能在机器人辅助手术的发展机遇和挑战,以对未来人工智能对机器人辅助手术研究的指导和启发。

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