變胞仿人靈巧手的運(yùn)動學(xué)分析與參數(shù)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、變胞仿人靈巧手是一種與其他仿人機(jī)械手有著本質(zhì)不同的新型多指靈巧手。它突破了傳統(tǒng)機(jī)械手手掌固定不變的限制，在保持手大小不變的情況下可通過變胞手掌的運(yùn)動令手指獲得更大的工作空間和更多的抓取姿態(tài)，大大提高了手指的靈活度和整手的運(yùn)動性能，為仿人多指手的設(shè)計提供了新的思路。本文以變胞仿人靈巧手為研究對象，分析了靈巧手的抓取和操作性能，完成了靈巧手的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計，具體內(nèi)容如下：
　　應(yīng)用姿態(tài)變換方法和閉環(huán)法則對變胞手掌進(jìn)行運(yùn)動分析，建立變胞手

2、掌的位置約束方程；以變胞五指靈巧手手掌參數(shù)為例，應(yīng)用MATLAB數(shù)值解法編程，求得手掌機(jī)構(gòu)的位置解。MATLAB數(shù)值解法進(jìn)行位置求解的方法簡單、實用，具有通用性，同樣適用于變胞三指靈巧手和變胞四指靈巧手手掌的位置求解。
　　提出了衡量靈巧手抓取性能的有效工作空間的計算方法，以變胞五指靈巧手為例對其有效工作空間進(jìn)行計算，驗證了方法的有效性。
　　分析了變胞手掌的運(yùn)動特性，運(yùn)用旋量理論建立了手掌機(jī)構(gòu)的運(yùn)動微分方程；根據(jù)靈巧手操作

3、物體時的約束，建立了靈巧手操作物體時的運(yùn)動微分方程，給出了靈巧手的冗余度、不確定度、整手可操作性和手掌可操作性指標(biāo)，為靈巧手的操作性能提供了評價標(biāo)準(zhǔn)。
　　介紹了解剖學(xué)和生物力學(xué)中對人手的研究成果，分析了靈巧手與人手運(yùn)動上的相似性，引入了掌橫弓和運(yùn)動學(xué)橫向拱形的概念，以此為基礎(chǔ)建立了變胞靈巧手與人手在抓取運(yùn)動上的聯(lián)系。
　　最后以最大化與人手相似的抓取姿態(tài)為優(yōu)化目標(biāo)，建立TJU/KCL靈巧手的參數(shù)優(yōu)化模型，采用罰函數(shù)法和遺傳