欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能優(yōu)化與抓握力控制研究.pdf

1、欠驅(qū)動(dòng)假肢手具有擬人化的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，能夠自適應(yīng)地抓握不同外形和尺寸的物體，其驅(qū)動(dòng)器數(shù)目少于運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)目，既保證了操作的靈活性，又減小了尺寸和重量，降低了控制難度，成為了多自由度假肢手研究的熱點(diǎn)。然而，欠驅(qū)動(dòng)假肢手由于其機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn)，在抓握過程中會(huì)出現(xiàn)彈射現(xiàn)象，導(dǎo)致抓握不穩(wěn)定。因此，本文對(duì)連桿式欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能進(jìn)行了優(yōu)化，并針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指抓握特性提出了抓握力控制方法。
　　首先對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手及其抓握特性進(jìn)行了概述，詳細(xì)介紹了欠

2、驅(qū)動(dòng)手指機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的抓握性能優(yōu)化方法，并總結(jié)了其中的不足;分析了機(jī)器人力控制的主要方法和假肢手抓握力控制的發(fā)展現(xiàn)狀。
　　針對(duì)本文所研究的多連桿欠驅(qū)動(dòng)假肢手，采用虛功原理，建立了手指的靜力學(xué)模型，得到了基關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩、耦合桿彈簧內(nèi)力與各指節(jié)抓握力之間的關(guān)系;針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指閉鏈機(jī)構(gòu)，運(yùn)用基于虛擬彈簧的拉格朗日方程，建立了手指機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，通過動(dòng)力學(xué)仿真軟件完成手指動(dòng)力學(xué)模型的仿真驗(yàn)證。
　　對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手指的抓握特性進(jìn)行了分

3、析，通過仿真分析了耦合桿彈簧剛度對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手指抓握性能的影響;從自適應(yīng)性、抓握穩(wěn)定性以及指節(jié)抓握力分配三個(gè)方面制定優(yōu)化準(zhǔn)則，以耦合桿彈簧剛度為優(yōu)化參數(shù)，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指的綜合抓握性能進(jìn)行了優(yōu)化。
　　為了進(jìn)一步減少抓握過程中欠驅(qū)動(dòng)假肢手的彈射現(xiàn)象，通過分析手指彈射過程中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，提出了防彈射抓握力控制方法。通過檢測(cè)基關(guān)節(jié)位置變化來判斷是否將發(fā)生彈射，從而對(duì)參考力進(jìn)行修正，達(dá)到防彈射的效果;設(shè)計(jì)了模糊PI抓握力控制器，完成了假肢手抓握