三指靈巧手機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計與抓取運動學(xué)研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)日益成熟，已經(jīng)在各行各業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用。為了深化和拓展機(jī)器人的應(yīng)用，讓機(jī)器人擁有如同人類雙手一般的末端執(zhí)行器，學(xué)者們一直致力于多自由度多指靈巧手的研究。然而，目前問世的靈巧手大多以實現(xiàn)高靈巧性為目標(biāo)，自由度和關(guān)節(jié)數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制繁瑣，且成本高昂，難以廣泛應(yīng)用于實際。
　　為解決多指靈巧手過度復(fù)雜的難題，本文提出并設(shè)計了一種4自由度、8關(guān)節(jié)三指靈巧手結(jié)構(gòu)方案，借助力矩轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)各手指內(nèi)、外兩關(guān)節(jié)的邏輯運動以及對物體

2、單指節(jié)或兩指節(jié)接觸的夾持，通過三指相對位置的調(diào)整可實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)類、多面體類以及復(fù)雜曲面形狀物體的可靠抓取。本文所述三指靈巧手在功能性上比簡單夾持器強大，在實用性上比多自由度靈巧手優(yōu)越，對促進(jìn)靈巧手早日投入實際應(yīng)用具有重大意義。
　　首先，設(shè)計了三指靈巧手的機(jī)械系統(tǒng)，包括驅(qū)動方式的選擇、傳動系統(tǒng)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)本體的設(shè)計等。運用Solidworks構(gòu)建了三指靈巧手的三維模型，用AutoCAD繪制了靈巧手的裝配圖及各零件的工程圖。其次，分別

3、對單個手指和整體靈巧手進(jìn)行了運動學(xué)分析，建立了運動學(xué)正、逆解算法和雅可比矩陣，并運用MATLAB和ADAMS分別進(jìn)行了數(shù)值計算和仿真分析。再次，結(jié)合靈巧手的結(jié)構(gòu)特點，對三指靈巧手的抓取作業(yè)模式進(jìn)行了分析與評價，研究了靈巧手典型的抓取模式，建立了靈巧手抓取物體時系統(tǒng)的運動學(xué)數(shù)學(xué)模型，探討了評價抓取質(zhì)量優(yōu)劣的定量指標(biāo)，并通過抓取作業(yè)實例計算，驗證了本文有關(guān)算法的正確性，以及抓取質(zhì)量評價指標(biāo)的應(yīng)用。最后，以基于遙操作的靈巧手作為研究對象，建立