一种用于人机交互的改进手腕运动学模型

人体运动学对于与人发生物理交互的康复及辅助机器人系统具有根本重要性。手腕在灵巧人机交互中扮演关键角色，但其传统运动学模型过于简化且存在固有误差，而其生物力学模型对于机器人应用又过于复杂。在本工作中，我们建立一种改进的手腕运动学模型。通过无创无标记光学追踪研究了手腕的体内运动学行为。数据分析证明了腕骨旋转中存在可测量的动态轴，这表明若使用传统手腕模型，手腕与机器人表征之间必然存在错位。随后提出一种新颖手腕运动学模型，其通过刚体变换融合一个表示动态轴位置的可变棱柱项。该可变项已通过耦合手腕角与非线性回归实现准确且实时的估计。所提模型不仅准确，而且便于将解剖行为转化为机器人实现与功能评估，以用于精确而灵巧的人机交互。