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ヒト指腹部の力学的特性を模擬した筋電義手人工指先部

机译:肌电人工手的人工指尖部分,模拟人指垫的机械特性

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摘要

The purpose of this study was to investigate the static mechanical properties of the fingertips in order to develop the soft artificial fingertips for the myoelectric prosthetic hand. In this paper, relation between the strain and stress of the skin and tissue were investigated as the mechanical properties. The subjects were four normal men and one normal woman. Subject's index finger and forearm was fixed. The ventral surface of the index finger was pressed with the plate made of the aluminum by changing the displacement of the plate. Then, force applied to the plate, and pressurizing area that the plate comes in contact with the fingertip was measured. These experiments were executed at the various displacements. The strain-stress relation was calculated from them. It was shown that the stress was increased non-linearly with increasing of the strain. The artificial fingertips based on the obtained properties were developed. These tips were made from urethane resin. It was shown that the strain-stress relation of the artificial fingertip was similar to the mechanical properties of the human fingertips. Finally, in order to investigate usefulness of the developed artificial finger, we executed myoelectric control experiments by using the prosthetic hand.%本研究の目的は,筋電義手の柔らかい人工指先部を開発するためのヒト指先部の力学的特性測定である.本論文では,力学的特性として皮膚と組織の応力と歪みの関係を測定する.被験者は健常男子4名と健常女子1名である.被験者の示持と前腕を固定する.示指の指腹部の皮膚表面をアルミ板の変位を変えることで加圧する.そして,アルミ板に加わる力,および指先とアルミ板が接触している加圧領域を測定する.この実験を様々な変位で行う.応力ー歪み関係をそれらの僅から算出する.歪みの増加に伴って,応力が増加するという非線形性を示した.得られた特性よりウレタン樹脂を用いて人工指先部を試作した.試作した人工指先部の応力ー歪み関係が,ヒト指腹部における力学的特性と同じような特性を有することを示した.また,試作した指先部を用いた義手制御実験を行い,義手操作性への有用性と限界を示した.
机译:这项研究的目的是研究指尖的静态机械性能,以便开发出用于肌电修复手的柔软的人造指尖。在本文中,研究了皮肤和组织的应变与应力之间的关系作为力学性能。受试者为四名正常男性和一名正常女性。对象的食指和前臂固定。通过改变板的位移,用铝制的板按压食指的腹面。然后,测量施加到板上的力以及板与指尖接触的加压区域。这些实验是在各种位移下进行的。由它们计算出应变-应力关系。结果表明,应力随着应变的增加而非线性增加。根据获得的特性开发了人造指尖。这些尖端由聚氨酯树脂制成。结果表明,人造指尖的应力-应力关系与人指尖的机械性能相似。最后,为了研究开发的人造手指的有用性,我们使用了假肢进行了肌电控制实验。%本研究の目的は,筋电义手の柔らかい人工指先部を开発するためのヒト指先部の力学的特性测定である。本论文では,力学的特性として皮肤と组织の応力と歪みの关系を测定する。被験者は健常男子4名と健常女子1名である。被験者の示持と前腕を固定する。示指の指指腹部の皮肤表面をアルミ板の変位を変えることで加圧する。そして,アルミ板に加わる力,および指先とアルミ板が接触している加圧领域を测定する。この実験を様々な変位で行う。応力ー歪み关系をそれらの仅から算出する。歪みの増加に伴って,応力が増加するという非线形性を示した。得られた特性よりウレタン树脂を用いて人工指先部を试作した。试作した人工指先部の応力ー歪み关系が,ヒト指腹部における力学的特性と同じような特性を有することを示した。また,试作した人工指先部を用いた义手制御実験を行い,义手操作性への有用性と限界を示した。

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