論文の概要: Design, Modelling and Experimental Evaluation of a Tendon-driven Wrist Abduction-Adduction Mechanism for an upper limb exoskeleton
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.20893v2
- Date: Thu, 30 Apr 2026 13:51:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-01 14:06:12.543599
- Title: Design, Modelling and Experimental Evaluation of a Tendon-driven Wrist Abduction-Adduction Mechanism for an upper limb exoskeleton
- Title（参考訳）: 腱による上肢外骨格の収縮促進機構の設計, モデル化および実験的評価
- Authors: Juwairiya S. Khan, Mostafa Mohammadi, John Rasmussen, Lotte N. S. Andreasen Struijk,
- Abstract要約: 本報告では, 手首・手首・手首・手首・手首・手首・手首・手首・手首・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指・手指
この機構は、1本のボウデンケーブルをスパイラルねじりばねで受動的に張力し、斜めのアクチュエータを使わずに連続的なケーブル張力を維持する。
その結果, シミュレーションインフォームド剛性選択は, 小型のケーブル駆動型手首外骨格の設計を効果的に導くことができることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8399688944263844
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Wrist exoskeletons play a vital role in rehabilitation and assistive applications, yet conventional actuation mechanisms such as electric motors or pneumatics often introduce undesirable weight, friction, and complexity. This paper presents a novel single-cable (tendon), torsional-spring-assisted actuation mechanism for wrist abduction-adduction, and a simulation-based method for selecting its stiffness parameters. The mechanism employs a single Bowden cable passively tensioned by a spiral torsional spring (clock spring) to maintain continuous cable tension without antagonistic actuation. Kinematic and dynamic modeling of the mechanism was performed to estimate the required torque and identify optimal spring parameters. These simulation-derived parameters guided the design of a functional prototype, which was experimentally evaluated with five participants with no motor disabilities (NMD) under varying arm positions and loading conditions using three spring configurations to account for user variability and modeling uncertainties. Experimental results show consistent agreement with simulation-derived trends, with the nominal spring configuration achieving balanced motion range, torque demand, and repeatability. The results demonstrate that simulation-informed stiffness selection can effectively guide the design of compact, cable-driven wrist exoskeletons while reducing reliance on empirical tuning.
- Abstract（参考訳）: リストエキオスケトンはリハビリテーションや補助的応用において重要な役割を担っているが、電気モーターや空気力学のような従来の運動機構は、しばしば望ましくない重量、摩擦、複雑さをもたらす。
本報告では, 単線(テンドン), ねじりばねによる手首の吸引促進機構, および剛性パラメータを選択するためのシミュレーションに基づく手法を提案する。
この機構は、1本のボウデンケーブルをスパイラルねじりばね(時計ばね)によって受動的に張力を与え、斜めのアクチュエータを使わずに連続的なケーブル張力を維持する。
必要なトルクを推定し,最適ばねパラメータを同定するために,機構の運動学的および動的モデリングを行った。
これらのシミュレーションから導かれたパラメータは, 運動障害のない5人の被験者を対象に, 3つのバネ構成を用いて, 機能プロトタイプの設計を導出した。
実験結果から, バランスの取れた運動範囲, トルク要求, リピータビリティを達成できる名目バネ構成と, シミュレーションに基づく傾向との整合性を示した。
その結果、シミュレーションインフォームド剛性選択は、経験的チューニングへの依存を低減しつつ、コンパクトでケーブル駆動型手首外骨格の設計を効果的に導くことができることを示した。
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