含弧形自由度仿人靈巧手掌的研究.pdf

1、仿人多指靈巧手可以抓持不同形狀、不同材質(zhì)的物體，可以對物體進行任意的精細操作，感知外部環(huán)境信息，可以在非結構化環(huán)境下實現(xiàn)更復雜的任務，因此，國內(nèi)外對仿人靈巧手的研制都很重視，仿人靈巧手的研究取得了很多重要的成果。但是，手掌在手部動作中的作用還沒有引起大家的重視，本文研究的“含弧形自由度仿人靈巧手掌”對提高仿人靈巧手通用性、靈活性和抓持物體的適應性，有著重要的作用。 機械系統(tǒng)是仿人靈巧手手掌的重要組成部分。本文提出了一種人手掌的簡

2、化模型，根據(jù)該模型，設計了仿人靈巧手掌的機構，使得只作為仿人靈巧手手指及其控制部件安裝機架的手掌形成弧形自由度參加手部動作，通過MATLAB軟件優(yōu)化設計和仿真，機構完全符合靈巧手進行運動時手掌的運動要求。在此基礎上，研究了仿人靈巧手掌連桿系統(tǒng)的運動學和動力學。 仿人靈巧手手掌有兩個自由度，為拇指腕骨基關節(jié)自由度和手掌弧形自由度，分別由兩個無刷直流電機(BLCDM)驅(qū)動，采用DSP56F805芯片控制兩個BLCDM，本文控制系統(tǒng)電

3、路和軟件系統(tǒng)進行了規(guī)劃。同時，還建立了BLCDM的數(shù)學模型，為仿人靈巧手掌的位置控制提供了前提。本文還針對仿人靈巧手掌的力矩控制設計了力矩傳感器。 機器人的位置控制適用于機器人執(zhí)行器沿自由空間某個軌跡運動的情況，但是一旦執(zhí)行器與外部環(huán)境物體接觸時，僅僅考慮執(zhí)行器的位置控制是不能滿足對操作任務的要求的，這就要求機器人控制系統(tǒng)必須有力矩控制功能。本文采用了積分分離PID算法設計了仿人靈巧手掌腕骨關節(jié)的控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)了關節(jié)在自由空間