三指靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制實(shí)驗(yàn).pdf

1、具有多感知功能的機(jī)器人靈巧手作為提高機(jī)器人系統(tǒng)作業(yè)水平和智能水平的重要工具，成為機(jī)器人領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究方向。靈巧手本體的結(jié)構(gòu)和控制的研究是靈巧手研究的兩個(gè)重要方面，它們對(duì)于靈巧手的操作性能具有致關(guān)重要的意義。本文源于國家863計(jì)劃“新一代五指仿人靈巧手及其協(xié)調(diào)控制的研究”，并結(jié)合與南京理工大學(xué)合作的國防科工委“十一五”計(jì)劃基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“微小型地面移動(dòng)機(jī)器人輕型智能手臂的研究”，主要進(jìn)行了新一代模塊化的三自由度手指本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制的

2、研究實(shí)驗(yàn)，并對(duì)三指靈巧手手掌和腕關(guān)節(jié)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。三指靈巧手是由三個(gè)新一代模塊化設(shè)計(jì)的三自由度手指組成，手指具有多種感知、集成化和模塊化、高度數(shù)字化等特點(diǎn)。新一代三自由度靈巧手指采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思想，將機(jī)械本體設(shè)計(jì)與傳感、驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)以及電氣系統(tǒng)等統(tǒng)一考慮、合理布局，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最合理設(shè)計(jì)。通過采用盤式電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)及諧波減速器、齒形帶傳動(dòng)方案，減小了手指的體積、降低了單手指的重量。模塊化的手指結(jié)構(gòu)簡化了靈巧手的設(shè)計(jì)過程，提高了系統(tǒng)的互換性

3、，便于維護(hù)。另外，靈巧手的手指布置方式、手掌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了靈巧手的抓取性能。本文根據(jù)手指的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸等設(shè)計(jì)了三指靈巧手的手掌結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了抓取運(yùn)動(dòng)仿真。腕關(guān)節(jié)的功能是為了提高靈巧手的靈巧性能，簡單的運(yùn)動(dòng)學(xué)和大角度運(yùn)動(dòng)范圍是設(shè)計(jì)中追求的目標(biāo)。本設(shè)計(jì)中采用驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)與關(guān)節(jié)分離的結(jié)構(gòu)，使關(guān)節(jié)部分的尺寸結(jié)構(gòu)更為合理。單手指控制是靈巧手控制系統(tǒng)的底層，其控制性能直接影響靈巧手的操作性能。本文首先基于手指結(jié)構(gòu)，分析了手指和手掌的運(yùn)動(dòng)學(xué)。本文