三指靈巧手機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與抓取運(yùn)動(dòng)學(xué)研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)日益成熟，已經(jīng)在各行各業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用。為了深化和拓展機(jī)器人的應(yīng)用，讓機(jī)器人擁有如同人類(lèi)雙手一般的末端執(zhí)行器，學(xué)者們一直致力于多自由度多指靈巧手的研究。然而，目前問(wèn)世的靈巧手大多以實(shí)現(xiàn)高靈巧性為目標(biāo)，自由度和關(guān)節(jié)數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制繁瑣，且成本高昂，難以廣泛應(yīng)用于實(shí)際。
　　為解決多指靈巧手過(guò)度復(fù)雜的難題，本文提出并設(shè)計(jì)了一種4自由度、8關(guān)節(jié)三指靈巧手結(jié)構(gòu)方案，借助力矩轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)各手指內(nèi)、外兩關(guān)節(jié)的邏輯運(yùn)動(dòng)以及對(duì)物體

2、單指節(jié)或兩指節(jié)接觸的夾持，通過(guò)三指相對(duì)位置的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)類(lèi)、多面體類(lèi)以及復(fù)雜曲面形狀物體的可靠抓取。本文所述三指靈巧手在功能性上比簡(jiǎn)單夾持器強(qiáng)大，在實(shí)用性上比多自由度靈巧手優(yōu)越，對(duì)促進(jìn)靈巧手早日投入實(shí)際應(yīng)用具有重大意義。
　　首先，設(shè)計(jì)了三指靈巧手的機(jī)械系統(tǒng)，包括驅(qū)動(dòng)方式的選擇、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)本體的設(shè)計(jì)等。運(yùn)用Solidworks構(gòu)建了三指靈巧手的三維模型，用AutoCAD繪制了靈巧手的裝配圖及各零件的工程圖。其次，分別

3、對(duì)單個(gè)手指和整體靈巧手進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解算法和雅可比矩陣，并運(yùn)用MATLAB和ADAMS分別進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和仿真分析。再次，結(jié)合靈巧手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)三指靈巧手的抓取作業(yè)模式進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，研究了靈巧手典型的抓取模式，建立了靈巧手抓取物體時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，探討了評(píng)價(jià)抓取質(zhì)量?jī)?yōu)劣的定量指標(biāo)，并通過(guò)抓取作業(yè)實(shí)例計(jì)算，驗(yàn)證了本文有關(guān)算法的正確性，以及抓取質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的應(yīng)用。最后，以基于遙操作的靈巧手作為研究對(duì)象，建立