核救災(zāi)機器人欠驅(qū)動三指手抓持特性分析與開門抓持規(guī)劃.pdf

1、核救災(zāi)機器人中電子器件的輻射防護是需要解決的難點問題，而減少驅(qū)動的數(shù)量是目前有效的途徑之一。欠驅(qū)動三指手，具有控制相對簡單、可靠性高和形狀自適應(yīng)性好等優(yōu)點。以欠驅(qū)動三指手作為核救災(zāi)機器人的末端執(zhí)行機構(gòu)，研究其抓取力學(xué)行為并進行分析意義重大。本文針對一種欠驅(qū)動三指手的抓持特性與開門抓持規(guī)劃開展了深入研究。
　　首先，對這種只有單一驅(qū)動的欠驅(qū)動三指手進行運動學(xué)分析，利用坐標變換矩陣，建立欠驅(qū)動三指手的整體坐標系。分析手指兩個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和

2、三個手指間的運動關(guān)系。建立欠驅(qū)動三指手的靜力學(xué)模型，得到傳動箱驅(qū)動力矩與手指接觸力之間的關(guān)系。建立閉門器的動力學(xué)模型，為含有閉門器的開門作業(yè)提供力學(xué)支持。
　　利用接觸力學(xué)中的赫茲接觸理論，建立接觸力和接觸變形的關(guān)系，利用最小余能定理，把接觸力分析問題轉(zhuǎn)化為包含約束的非線性優(yōu)化問題，利用增廣型拉格朗日乘子法求解，解決了已知驅(qū)動力矩和物體所受的外力載荷，如何在靜不定的情況下求解欠驅(qū)動三指手手指與物體真實接觸力的問題。最后用手指包絡(luò)抓

3、取門把手得到的結(jié)果驗證了模型的有效性。
　　針對包絡(luò)抓取和非包絡(luò)抓取不同類型的門把手，欠驅(qū)動三指手與門把手距離以及中心線偏差作為變量，建立模型求解第一指節(jié)和第二指節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍。比較包絡(luò)抓取和非包絡(luò)抓取門把手的優(yōu)缺點。從接觸力的角度出發(fā)，分析抓取穩(wěn)定性問題，考慮了彈簧和摩擦的影響。比較分析兩種典型的開門方式中，欠驅(qū)動三指手和門把手不同的位置關(guān)系對開門作業(yè)在接觸力、開門可靠性和機械臂的影響。
　　通過 ADAMS Cable模塊