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机械设计与制造2025年第09期:面向康复患者肌力测量的无线扭矩传感器设计

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘亮亮;武利生;张金柱;

单位:太原理工大学机械与运载工程学院;

摘要:针对目前康复患者肌力测量中存在的传感器体积较大、线缆限制肢体运动范围、操作繁琐等问题,设计了一种基于电阻应变原理的小型无线扭矩传感器。首先,基于轮辐式结构设计了传感器弹性体并进行结构优化、力学分析,采用双电桥电路测量负载扭矩,有效减小了传感器体积,提高了灵敏度和抗干扰性;其次,设计了传感器内部硬件电路,以STM32L0为核心,配合信号调理电路,通过Wi-Fi模块将患者肌力数据发送给控制系统,实现了对患者肌力的高速采集、无线传输;最后,对传感器进行标定实验、传输可靠性和功耗测试,结果表明,该传感器具有较高的稳定性和准确性,能够有效传输肌力数据至控制系统,传输速率满足肌力测量要求,可用于康复机器人对患者的肌力检测和运动意图识别中。

关键词:肌力测量;;无线传感器;;扭矩传感器;;轮辐式结构;;双电桥电路;;康复机器人

基金资助:国家自然科学基金青年项目(51905367)