[發明專利]基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法

有效

• 申請號: 201610339812.8
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105945945B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 姜力;劉源;何其佳;楊大鵬;樊紹巍;程明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法的具體步驟如下：

步驟一、建立人手抓取姿勢庫；

步驟二、分析關節本身運動特性；

步驟三、分析關節間運動特性；關節間運動特性體現的是在不同種抓握運動中各個關節角度變化的關聯性，可通過相關性分析形式進行量化，根據相關性分析結果，選擇運動相關性高的關節對作為耦合驅動模塊；實現人手關節自由度的模塊劃分；

步驟四、分析相關性比例系數；

步驟五、分析人手解剖學及不同抓取中各個手指的使用頻率。

2.根據權利要求1所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：步驟一中建立人手抓取姿勢庫用于體現人手抓取能力，其具體步驟為：

步驟一(一)、選取10個被測試者，每個被測試者分別抓取6個形狀大小不同的物體，抓取過程中人手的手腕位置固定不能進行平移，但手腕可調整不同姿勢進行物體的抓?。?/p>

步驟一(二)、每個被測試者手腕調整不同姿態完成6個物體位于相對于人手前中后、左中右、上中下共27個相對位置的抓取，每個物體抓取兩次；

步驟一(三)、建立人手抓取姿勢庫，人手抓取姿勢庫包括27×2×6×10＝3240個抓取姿勢。

3.根據權利要求1所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：步驟二中分析關節本身運動特性用于省略不同抓取中關節角度一致的自由度，在此基礎上，只對四指掌指關節外展-內收、掌指關節伸展-屈曲和指間關節伸展-屈曲進行關節運動特性分析，在構建的人手抓取姿勢庫的基礎上，與其他類型關節自由度相比得出在不同抓取中，人手四指的外展內收關節角度變化不大，一致性很強，因此，將人手四指的外展-內收關節自由度省略，保留人手四指掌指伸展-屈曲關節、指間伸展-屈曲關節，不同抓取中關節角度變化程度排序為：掌指伸展-屈曲關節大于指間伸展-屈曲關節遠大于掌指關節外展-內收，因此，掌指伸展-屈曲關節對應的耦合模塊數應該小于指間伸展-屈曲關節。

4.根據權利要求1所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：步驟三中分析關節間運動特性用于將保留的關節自由度劃分為模塊，保留的關節自由度是指人手四指的外展-內收關節自由度省略后其它關節的自由度，在對保留的關節自由度相關性分析下，分別在掌指伸展-屈曲關節和指間伸展-屈曲關節確定一對和兩對運動具有高的相關性的關節。

5.根據權利要求1所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：步驟四中分析相關比例系數用于確定每個模塊的主動自由度，當各耦合模塊內的主動自由度為紅點對應的關節時，紅點對應的關節是指食指的指間伸展-屈曲關節，中指的掌指伸展-屈曲關節，小指指間伸展-屈曲關節，三個耦合驅動模塊的耦合系數差距很小，因此選擇每個耦合模塊內的紅點作為該耦合驅動模塊的主動自由度。

6.根據權利要求1所述基于人手運動功能分析的手指模塊劃分方法，其特征在于：步驟五中分析人手解剖學及不同抓取中各個手指的使用頻率用于在參考相關性比例系數分析基礎上最終確定耦合模塊的主動自由度。