基于智能材料驅(qū)動的仿人手臂與手指的設(shè)計研究.pdf

1、本論文主要針對仿人手臂展開設(shè)計研究，仿人手臂包含少自由度擬人臂和14自由度靈巧手兩部分。靈巧手是仿人手臂的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，影響著手臂系統(tǒng)的靈巧程度、柔順性以及精細(xì)操作的性能。因此，本論文以靈巧手的設(shè)計研究為重點(diǎn)。仿人手臂采用形狀記憶合金絲和氣動肌腱驅(qū)動，最終設(shè)計出的仿人手臂具有輕質(zhì)，靈巧，柔順等特點(diǎn)，能抓握0.5kg以內(nèi)的日常物品，如水杯、飯卡、硬幣等。
　　運(yùn)用運(yùn)動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集了人體手臂的腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動數(shù)據(jù)，分析

2、出各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動角度范圍、常規(guī)運(yùn)動時的最大角速度范圍、以指導(dǎo)仿人手臂的設(shè)計。
　　新型的輕質(zhì)仿人靈巧手具有模塊化、集成化、高功率重量比、柔順性好等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。靈巧手由五個手指和手掌組成，共14個自由度，手指的每個關(guān)節(jié)都有角度反饋，指尖具有壓力反饋。由于采用的是鋼絲繩傳動，傳動機(jī)構(gòu)的效率高。
　　仿人手臂拋棄了慣用的電機(jī)驅(qū)動，而選擇了柔順性好、高功率重量比的鎳鈦形狀記憶合金和氣動肌腱。形狀記憶合金用來驅(qū)動靈巧手手指的各個關(guān)節(jié)，氣