核救災(zāi)機(jī)器人欠驅(qū)動(dòng)三指手抓持特性分析與開(kāi)門(mén)抓持規(guī)劃.pdf

1、核救災(zāi)機(jī)器人中電子器件的輻射防護(hù)是需要解決的難點(diǎn)問(wèn)題，而減少驅(qū)動(dòng)的數(shù)量是目前有效的途徑之一。欠驅(qū)動(dòng)三指手，具有控制相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠性高和形狀自適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。以欠驅(qū)動(dòng)三指手作為核救災(zāi)機(jī)器人的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，研究其抓取力學(xué)行為并進(jìn)行分析意義重大。本文針對(duì)一種欠驅(qū)動(dòng)三指手的抓持特性與開(kāi)門(mén)抓持規(guī)劃開(kāi)展了深入研究。
　　首先，對(duì)這種只有單一驅(qū)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)三指手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，利用坐標(biāo)變換矩陣，建立欠驅(qū)動(dòng)三指手的整體坐標(biāo)系。分析手指兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和

2、三個(gè)手指間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。建立欠驅(qū)動(dòng)三指手的靜力學(xué)模型，得到傳動(dòng)箱驅(qū)動(dòng)力矩與手指接觸力之間的關(guān)系。建立閉門(mén)器的動(dòng)力學(xué)模型，為含有閉門(mén)器的開(kāi)門(mén)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為包含約束的非線性?xún)?yōu)化問(wèn)題，利用增廣型拉格朗日乘子法求解，解決了已知驅(qū)動(dòng)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(dòng)三指手手指與物體真實(shí)接觸力的問(wèn)題。最后用手指包絡(luò)抓

3、取門(mén)把手得到的結(jié)果驗(yàn)證了模型的有效性。
　　針對(duì)包絡(luò)抓取和非包絡(luò)抓取不同類(lèi)型的門(mén)把手，欠驅(qū)動(dòng)三指手與門(mén)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(mén)把手的優(yōu)缺點(diǎn)。從接觸力的角度出發(fā)，分析抓取穩(wěn)定性問(wèn)題，考慮了彈簧和摩擦的影響。比較分析兩種典型的開(kāi)門(mén)方式中，欠驅(qū)動(dòng)三指手和門(mén)把手不同的位置關(guān)系對(duì)開(kāi)門(mén)作業(yè)在接觸力、開(kāi)門(mén)可靠性和機(jī)械臂的影響。
　　通過(guò) ADAMS Cable模塊