一種齒輪-腱欠驅(qū)式三指靈巧手的研制.pdf

1、近年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)獲得快速發(fā)展，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。其末端執(zhí)行器是機(jī)器人與外界環(huán)境交互的關(guān)鍵部件，機(jī)器人智能化水平和作業(yè)能力的提高，很大程度上取決于其末端執(zhí)行器的靈活度和可靠性，因此對(duì)于機(jī)器人末端執(zhí)行器進(jìn)行研究，以提高其靈活性，具有十分重要的意義。一般來(lái)講，機(jī)器人末端執(zhí)行器分為兩種，一種是機(jī)器人末端夾持器，工業(yè)中比較常用，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但僅能實(shí)現(xiàn)較單一的動(dòng)作，另外一種是具有多自由度、多關(guān)節(jié)的多指靈巧手，它模仿人手的功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種

2、復(fù)雜形狀物體的靈活抓取和精細(xì)操作，可應(yīng)用于助老助殘領(lǐng)域的輔助器具、危險(xiǎn)環(huán)境下的任務(wù)作業(yè)等，解放人的雙手，大大拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展前景廣闊。本文基于“大連市智能服務(wù)機(jī)器人技術(shù)與裝備工程實(shí)驗(yàn)室”建設(shè)項(xiàng)目，研制一種齒輪-腱欠驅(qū)式三指靈巧手，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　基于人手的基本功能及解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種齒輪-腱欠驅(qū)式三指靈巧手，新型的彈簧-滑塊機(jī)構(gòu)很好的實(shí)現(xiàn)了手指的欠驅(qū)動(dòng)方式，采用雙腱繩傳遞方式，有效的實(shí)現(xiàn)了手指的張開-閉合動(dòng)作，三個(gè)

3、手指基于模塊化設(shè)計(jì)的思想，結(jié)構(gòu)完全一致，其安裝位置采用直角三角形結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)捏、包絡(luò)等預(yù)期抓取動(dòng)作。接著，設(shè)計(jì)了靈巧手的控制系統(tǒng)，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為接下來(lái)的研究提供了基礎(chǔ)。
　　提出一種基于逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的單指工作空間分析方法，該方法只需求解兩自由度關(guān)節(jié)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)，在此基礎(chǔ)上再分析第三指節(jié)的運(yùn)動(dòng)空間，相較于傳統(tǒng)的基于正運(yùn)動(dòng)學(xué)的單指工作空間分析法，其數(shù)學(xué)計(jì)算量小，具有良好的應(yīng)用價(jià)值?；?V-REP機(jī)器人仿真軟件，進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)正解下的三指

4、靈巧手工作空間仿真，并分析仿真結(jié)果，指出其存在的問(wèn)題和不足。
　　基于欠驅(qū)動(dòng)三指靈巧手實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行非工作條件下的手指順從能力實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了靈巧手的自我保護(hù)能力。進(jìn)行靈巧手的單指控制實(shí)驗(yàn)，包括速度及位置控制，確定出合適的抓取速度及控制模式。對(duì)不同形狀的物體進(jìn)行抓取實(shí)驗(yàn)，包括捏抓取及包絡(luò)抓取，以驗(yàn)證靈巧手的抓取性能，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。針對(duì)靈巧手結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題，對(duì)滑輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，樣機(jī)傳遞機(jī)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，傳遞效率得到