五指仿人靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制的研究.pdf

1、靈巧手是仿人機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分，影響著整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的靈巧化、智能化水平。隨著人類對(duì)空間等未知領(lǐng)域的探索，應(yīng)用的廣泛性和作業(yè)條件的復(fù)雜性對(duì)機(jī)器人靈巧手提出了更高的要求。研制智能化、靈巧化、穩(wěn)定可靠的機(jī)器人靈巧手成為機(jī)器人領(lǐng)域重要的研究課題。本課題來源于國家科技部（863計(jì)劃）先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“新一代五指仿人靈巧手及其協(xié)調(diào)控制的研究”。本課題結(jié)合機(jī)械、驅(qū)動(dòng)、傳感等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)研制了HIT/DLR-II型五指仿人靈巧手，包括手指和手

2、掌的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、單指控制和多指抓取規(guī)劃的研究。
　　新一代HIT/DLR-II型仿人靈巧手具有高度集成化、模塊化、高可靠性、易于維護(hù)以及具有可重構(gòu)的手掌結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。HIT/DLR-II靈巧手由五個(gè)模塊化的手指組成，每個(gè)模塊化的手指具有三個(gè)自由度、四個(gè)關(guān)節(jié)。由于采用微型的盤式電機(jī)、諧波減速器及合理的結(jié)構(gòu)布置，該靈巧手的外形尺寸相對(duì)于上一代靈巧手得到了極大的改善。此外，新一代靈巧手還具有一個(gè)可重構(gòu)化的手掌結(jié)構(gòu)，包括五指的空間布置和內(nèi)

3、斂/外收的拇指結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^配置拇指的不同位置來滿足不同的抓取要求。
　　單指控制是多指控制的基礎(chǔ)層和執(zhí)行層。本文基于靈巧手的手指結(jié)構(gòu)，分析了靈巧手的手指運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和手掌運(yùn)動(dòng)學(xué)，為實(shí)現(xiàn)靈巧手控制做準(zhǔn)備。手指控制分為自由空間的位置控制和約束空間的柔順控制，本文實(shí)現(xiàn)了HIT/DLR-II靈巧手關(guān)節(jié)空間的位置控制、指尖笛卡爾空間的位置控制和基于位置的阻抗控制。
　　抓取規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)HIT/DLR-II靈巧手抓取操作的前提。傳統(tǒng)的