换一批摘要本研究主要进行手指关节运动学和抓握接触力的生物力学分析,为假肢手的运动和力反馈控制提供设计参考.共招募50名大学生受试者,设置人手抓握不同质量砝码、不同盛水体积水杯和不同直径球体等3种工况,对受试者进行手部运动学数据采集和抓握接触力数据采集.手部运动学实验使用Vicon运动捕捉系统,采集粘贴于受试者手部各标记点的运动学数据,依据空间向量夹角公式,计算手指各关节角度;手部接触力实验采用薄膜压力传感器采集手部的接触力信息,使用USB-210八通道数据采集卡作为压力采集设备和INSTRON 554 4材料试验机对传感器进行标定,采用指数函数对传感器标定曲线进行了拟合(R2达到0.995 9),并计算各工况采集区域的接触力;结合各工况人手指的运动学特征对接触力数据进行统计学分析和生物力学特征研究.结果表明,人手部动作各指运动和接触力分布具有协同性,拇指、中指和食指对手抓握功能的影响较大,抓握时各贡献了 31.59％、22.2％和15.88％的接触力.三指尖接触力随砝码质量的增加均产生显著性差异(P＜0.05).随着参与动作的手指关节数目和动作复杂程度的增加,手指尖和手掌区域的接触力也表现出显著性差异(P＜0.05).受试者性别差异与各工况组间差异对手部抓握接触力的交互效应均不显著(P＞0.05).本研究结果可为仿人假肢手设计提供的数据和理论参考.
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分类号
R318（医用一般科学）
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.0258-8021.2025.02.007
发布时间
2025-05-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
基金项目
国家自然科学基金（11972243）
山西省华晋骨科公益基金（2023）
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