设计欠驱动手部外骨骼的增强优化策略

外骨骼可以增强人类力量并为身体残疾人士提供辅助。然而，确保其设计中的安全性和最优性能面临重大挑战。本研究提出了欠驱动手部外骨骼(U-HEx)的设计过程，首先包括单目标（最大化力传递），然后扩展到多目标（同时最小化力矩方差和执行器位移）。优化依赖于遗传算法、大爆炸-大收缩算法及其多目标优化版本。分析表明，使用大爆炸-大收缩算法在最优性方面提供了更高且更一致的结果，且收敛时间更短。此外，增加更多目标为设计者提供了多种权衡方案，设计者可以在不重复过程的情况下设定目标的优先级——但代价是优化算法和计算负担的复杂化。这些发现强调了在设计外骨骼时进行适当优化的重要性，同时也为这一特定机器人设计提供了显著改进。