Development of artificial muscle having characteristics of human skeletal muscle
具有人体骨骼肌特性的人造肌肉的开发
基本信息
- 批准号:01870001
- 负责人:
- 金额:$ 7.87万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
- 财政年份:1989
- 资助国家:日本
- 起止时间:1989 至 1992
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We have developed artificial muscles made of helically colled shape memory alloy (SMA) wires. this SMA was made by diffusion method in order to reduce metal fatigue and to increase force of during transition. The transition temperature of this SMA for the artificial muscle was 75゚C(Af point). As feasible study of control of the SMA muscle, we made a dynamic model of the artificial hand where sophisticated duplicated skeleton system of the forarm and hand was used. Universal joints for robotics were used as joints for connecting each bone. A stainless steel rope was used as an artificial tendon and attached to the prescribed point of the bone where the tendon of each muscle is originally inserted in human. For applying current to each SMA muscle, a multichannel functional electrical stimulation (FES) system which we developed was used. Patterns of current application to SMA muscles were created from EMG data during hand motion recorded from normal volunteers. By using this system, hand motions such as cylindrical grasp and key grip were achieved in the artificial dynamic hand model.Then we have developed a muscle unit by a hellically colled SMA wire. Diameter of this wire was 0.1mm and D/d=5. Number of coiling was 100. Force of transition (contractile force) of this muscle unit was 6 kg/cm2 at 63゚C. This value was almost the same as that of human skeletal muscle during maximum contraction. An agonistantagonist system acting to the rabbit elbow joint with the above mentioned FES system was made by connecting the muscle units. It was found that flextion and extension of the elbow was basically controlled by this system.
我们已经开发了由螺旋冷却的形状记忆合金(SMA)丝制成的人工肌肉。该形状记忆合金采用扩散法制备,以减少金属疲劳,增加过渡过程中的力。该SMA用于人造肌肉的转变温度为75 ℃(Af点)。作为SMA肌肉控制的可行性研究,我们建立了一个动力学模型的假手,其中使用了复杂的复制骨骼系统的前臂和手。机器人的万向节被用作连接每个骨骼的关节。将不锈钢绳用作人工肌腱,并将其连接到骨骼的指定点,其中每个肌肉的肌腱最初插入人体。为了向每个SMA肌肉施加电流,使用了我们开发的多通道功能性电刺激(FES)系统。SMA肌肉的电流应用模式是根据正常志愿者手部运动记录的EMG数据创建的。利用该系统在人工动态手模型中实现了圆柱形抓握和键抓握等手部运动,并利用螺旋形缠绕的SMA丝构建了肌肉单元。该丝的直径为0.1mm,D/d=5。弹簧圈栓塞术次数为100。在63 ℃时,该肌肉单位的转变力(收缩力)为6 kg/cm 2。该值与人体骨骼肌最大收缩时的值几乎相同。将上述FES系统与肌肉单元连接,制成作用于兔肘关节的激动剂系统。结果表明,手肘的屈伸运动基本上由该系统控制。
项目成果
期刊论文数量(64)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
半田 康延: "ポ-タブル機能的電気刺激装置の臨床応用" 臨床整形外科. 第25巻. 1060-1066 (1990)
Yasunobu Handa:“便携式功能性电刺激装置的临床应用”临床骨科,第 25 卷,1060-1066(1990 年)
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
T. HANDA, Y. HANDA et al: "Studies on a dyamic hand model actuated by shape memory alloy" Jap. Soc. ME & BE. 27. 185 (1989)
T. HANDA、Y. HANDA 等人:“形状记忆合金驱动的动态手模型的研究”Jap。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
半田 勉 他: "形状記憶合金をアクチュエ-タとした手のモデルの試作" 第10回バイオメカニズム学術講演会(1989)予稿集. 75-78 (1989)
Tsutomu Handa 等:“使用形状记忆合金作为执行器的手模型原型”第十届生物力学学术会议论文集(1989)75-78(1989)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
半田 勉: "形状記憶合金製人工筋肉を用いたヒトの動的モデル(第1報)" 解剖学雑誌. 第64巻. 376- (1989)
Tsutomu Handa:“使用形状记忆合金人造肌肉的动态人体模型(第一次报告)”解剖学杂志第 64 卷 376-(1989 年)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
尾田 孝: "形状記憶合金を用いた人工筋肉による運動機能の再建その1人工筋肉の基本的特性について" 医用電子と生体工学. 第26巻. 278- (1988)
Takashi Oda:“使用形状记忆合金的人造肌肉重建运动功能第 1 部分:人造肌肉的基本特征”《医疗电子和生物工程》第 26 卷,278-(1988 年)。
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- 作者:
- 通讯作者:
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16100005 - 财政年份:2004
- 资助金额:
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- 资助金额:
$ 7.87万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research