仿人靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制研究.pdf

1、機(jī)器人作為解決全球勞動(dòng)力短缺問題的重要途徑在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著人類對(duì)海洋、宇宙等未知空間探索的深入，紛繁的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)雜的工作條件對(duì)機(jī)器人提出了更高的要求，單一功能的機(jī)器人再也難以適應(yīng)不斷變化的工作要求，由此仿人機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。近年來，仿人機(jī)器人的發(fā)展逐步成為機(jī)器人行業(yè)的焦點(diǎn)，而靈巧手作為仿人機(jī)器人系統(tǒng)的重要執(zhí)行部件，其工作性能很大程度上直接影響了仿人機(jī)器人系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)的靈巧程度。自20世紀(jì)80年代起，國(guó)

2、內(nèi)外眾多機(jī)構(gòu)和高校便展開了靈巧手的研制工作并取得了一定成果。
　　本研究在總結(jié)國(guó)內(nèi)外多種靈巧手裝置優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)北航BH-985靈巧手的設(shè)計(jì)缺陷，從靈巧手自由度分布、單指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指尖耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、手掌結(jié)構(gòu)擬人化分析、手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面提出了筆者自己的設(shè)計(jì)改進(jìn)思路。本研究根據(jù)機(jī)器人多指靈巧手的抓取原理，對(duì)其手指構(gòu)造、整體布局以及如何分配自由度等方面開展研究，并通過分析普通人手的特征，對(duì)仿人多指靈巧手從深層次上開展論證以及設(shè)

3、計(jì)。本研究通過借助 SolidWorks進(jìn)一步搭建了多指靈巧手的三維模型，對(duì)靈巧手的五指結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了“S”型指尖耦合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及手掌凹陷仿人型外觀，并將手腕自由度進(jìn)行并聯(lián)，讓靈巧手的機(jī)械結(jié)構(gòu)更具擬人性；運(yùn)用MATLAB和ADMAS分析了靈巧手手指的運(yùn)動(dòng)空間范圍以及最大力矩并進(jìn)行了理論計(jì)算，同時(shí)還通過建模仿真來驗(yàn)證該靈巧手機(jī)械結(jié)構(gòu)的正確性以及合理性。針對(duì)電路與控制部分，本研究在系統(tǒng)的主控芯片與降壓芯片的選擇、電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇