超欠驱动仿生机械手的机构设计与实验研究

利用多自由度差动驱动原理,设计了5自由度差动驱动系统用于驱动手指5个分支的运动.应用欠驱动原理,通过在各关节处设置弹簧,约束各分支关节的运动;同时手指关节之间用片簧连接实现铰链和恢复弹簧的两种功能,构成弹性铰.在对传动机构进行分析的基础上,设计了常开状态的仿生机械手,对仿生机械手进行三维造型和模型制作,并对其进行了抓取等实验研究.研究表明,设计的仿生机械手仅由一个原动力便可驱动手的15个关节差动运动,具有对抓取物体的自适应性.     

基于力反馈数据手套控制的仿生机械手设计研究

仿生机械手具有与人手相似的外形,可代替人手完成高危工作。为了实现灵活抓取物体,根据人手结构的分析,采用腱驱动方式驱动手指关节。通过穿戴在手上的力反馈数据手套,实时控制机械手的运动;机械手上的压力传感器实时读取压力值,并传回数据手套,从而控制手套上的棘轮棘爪机构,实现力反馈。     

面向智能档案库房档案存取的仿生机械手

在档案库房智能化建设中，不改变档案架结构下实现档案的自主存取是一技术难点。仿生人手存取档案的动作，设计了一种面向密集摆放档案存取的仿生机械手，主要包括：1）夹取手掌，模拟人手抓取档案的动作进行档案夹取；2）真空吸盘，模拟人手抽出档案的动作将档案吸出；3）导引手掌，模拟人手存取档案时将待存取档案两侧的档案撑开或抵住的动作；4）测控电路，实时控制和反馈各电气模块的工作状态。能够在不改变原有档案架设计的基础上，代替人力存取不同厚度、不同摆放形式的档案，从而提高档案管理人员的工作效率，推动无人值守档案库房的建设。     

基于FreeRTOS与远程姿态控制的机械手控制系统设计

介绍了一种基于FreeRTOS与远程姿态控制的机械手控制系统设计思路,整个系统分为柔性欠驱动机械手、机械手末端执行器控制系统和无线姿态控制系统三大部分。分析了系统的硬件设计和控制系统的程序设计,采用人体手部姿态角变化对机械手末端姿态进行闭环控制,以及在机械手抓取物体时对机械手表面压力进行实验。实验结果表明:机械手可以实现手指姿态的跟随控制,完成单指控制、多指控制、张开、合拢等动作,接触物体到抓取物体的过程较为平稳。     

初始抓取角度可调节的仿生变掌机械手设计

变掌机械手在一定程度上解决了固定掌机械手存在的抓取范围有限、抓取模式单一等不足，促进了多指机械手的发展。但现有变掌机械手主要采用单一的变位控制或转位控制进行设计，抓取性能仍存在局限性，无法兼顾尺寸适应性和形状适应性。为了解决上述问题，设计了一种初始抓取角度可调节的仿生变掌机械手，在三维设计软件中进行了机械建模，并详细分析了其结构组成。该仿生变掌机械手具有三条模块化手指支链，通过手指支链的变位控制与转位控制实现机械手初始抓取角度的调节，并对变位控制与转位控制的实现过程进行了分析。最后，构态变换仿真结果表明，所设计的仿生变掌机械手能够通过变位控制和转位控制构成不同的抓取构态，利用二指或三指实现对尺寸、形状各异的物体的包络、握持、捏取等抓取模式，增强了变掌机械手对物体尺寸和形状的适应性。     

仿真人手同步远程控制机械手设计

机器人技术的研究已成为当前世界最重要、最热点的课题之一.机械手臂无疑是机器人完成各类任务的最重要执行结构,传统的机械手通过末端执行器进行抓取,但是这种方式比较的单一,而且缺少灵活性.对于一些极端的工作环境,例如高温、有毒、强酸碱等,在这些环境中进行复杂作业的时候,需要能够进行远程操作.鉴于以上需求,提出一种仿真人手远程同步控制机械手设计方案,该方案通过一个抓捕动作传感器来精确、灵活地感知人体手指关节的动作,通过射频模块将手指关节动作信息传递给机械手,远程控制机械手的各种操作,在灵活控制的基础上增加了机械手对复杂环境的适应能力,能够实现机械手多自由度、多功能、多应用环境的灵活抓取功能.     

具有形状自适应的欠驱动拟人机器人手指

为了实现使用较少驱动器获得较多的自由度,从而在不增加控制难度的前提下,更好地抓取物体以及增加手的拟人化,需要研究欠驱动机械手指装置。提出了一种新的设计思想,以此为指导设计了一种机械手指装置,并对其主要设计参数进行了详细分析。试验证明,该装置可以作为机器人拟人手的一个手指或手指的一部分,用以实现机器人拟人手较少驱动器驱动较多的手指关节自由度,并具有抓取不同形状、尺寸的物体的自适应性,降低了装置对控制系统的要求。该装置外形与人手的手指相似,结构简单、可靠、易加工、体积小和重量轻。     

拟人机器人手的设计与实现

与传统自由度过多但控制复杂、体积较大的灵巧手不同,设计了一种新型的机械手TH-1。介绍了该手的设计思路、抓取功率分析过程及微型驱动控制系统等。该手上的电动机、减速器、驱动与控制电路等完全嵌入手掌,在外观与尺寸上均与人手相似,具有质量小、自由度少、控制简单、结构紧凑、适应性强等特点。试验结果表明,TH-1手适合用于拟人机器人上,以完成伸展、握拳和稳定抓取常见物体等动作。     

多关节指形机械手爪的设计

针对人口老龄化的日趋严重,从仿生学的角度出发,以人手结构形式及参数为设计依据,运用SolidWorks三维软件设计一种多关节指形机械手爪。其中包括机械结构、传动驱动系统、气动回路布置以及电气控制系统的设计与实现。通过PLC的软件程序控制各电磁阀驱动气缸动作和控制机械手爪动作,使机械手爪可以像人手一样抓取物体,并进行1～6、8等7个数字的灵活表示。该设计对仿人机器人机械设计有一定的参考价值。     

工业机械手基本知识讲座 第二讲 工业机械手的机械结构(上)

一、工业机械手的动作自由度和运动形式要用工业机械手代替人手进行操作,就必须使机械手具有类似人手的机能。人的手指、手掌、手腕、手臂由17个关节组成,具有27个动作自由度。这27个自由度组成了手臂上下摆动、左右回转、前后伸缩和手腕上下摆动、左右     

医用机械手设计构想

医用机械手可以代替手术医生或护士的一些格式动作,把医护人员从重复机械的劳动中解放出来,以实现对病人诊治的规范化、程序化和自动化。通过对医用机械手工作原理的分析、结构的设计,构想一种能够模仿人手的某些动作,按照患者的个体治疗差异,编制不同的动作程序,进行各种医疗器械的抓取、传递及回收工作的自动机械装置。     

面向酒坛抓取的仿生机械手的结构设计与分析

针对目前坛装酒生产企业中对酒坛的包装、码垛、泥封等工作任务都是由工人独立完成,存在生产效率低、劳动强度大等特点,设计一种基于仿生学原理的仿生机械手代替人工完成对酒坛的抓取并完成相应的生产工作。 首先,基于酒坛的抓取要求,采用模块化的思想进行确定仿生机械手的抓取方案;然后,利用 SolidWorks 软件建立仿生机械手模型,并建立相应的运动学方程;最后,应用MATLAB 软件对机械手整体模型进行运动仿真分析,以验证机械手抓取酒坛的可行性与稳定性。 实验结果表明,机械手的设计合理,满足实际生产需求,为酒坛抓取提供了一种可行的抓取装置。     

水下目标抓取及打捞装置结构设计

设计了一种水下目标抓取及打捞装置,主要实现对目标水下的抓取及水面打捞功能,采用纯机械结构,主要由主开关、机械手、位置锁定机构、浮球脱离机构组成.机械手设计为弧形,方便对目标的抓取;位置锁定机构可实现对机械手张开状态时的锁定;在抓取目标后,浮球脱离机构可实现对浮球的充气及浮球与装置本体的脱离动作,浮球浮出水面即可实现水面打捞功能.所有执行机构驱动力均采用弹簧力,结构简单.为实现浮球充气和脱离动作,分析了机构受力情况并对弹簧结构参数进行设计.试制了产品样机,试验结果表明装置各执行机构动作顺畅、连贯,能够完成抓取及浮球的充气和脱离动作,满足设计要求.     

机器人机械手部分称重传感器的选择

在目前的机械制造领域,机械手已经充分得到了广泛应用。它可以模仿人手和臂的某些动作功能,用来按固定程序抓取、搬运物件。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全。人们如今已经无法离开没有机械手的生活环境。同时利用机械手的抓取和搬运功能,在称重方面和称重传感器结合使用则达到一个自动称重分选的效果。称重方面采用的是双孔横梁式传感器。     

灵巧节能的单自由度仿真机械手驱动机构设计

为解决机器人自动装配、医学康复断指再造等多接触抓取装置驱动元件多,结构复杂且笨重的问题,设计了一种灵巧节能的单自由度仿真机械手的驱动机构,推导了各指节间的运动关系方程,利用ADAMS建立了其参数化仿真模型,分析了特定构件尺寸的机构运动轨迹与人手抓取轨迹的差距,进而提出满足人手抓取轨迹、驱动力矩小、各构件尺寸小的驱动机构的优化数学模型,经NSGA-II算法获得与人手抓取轨迹相差无几的多个最优方案,并用参数化模型进行了验证。设计结果表明,所提出的驱动机构仅需一个驱动元件即能实现手指各关节的灵巧运动,且结构尺寸小,满足节能环保的要求,是仿真机械手设计的新尝试。     

第二讲 工业机械手的机械结构(上)

要用工业机械手代替人手进行操作,就必须使机械手具有类似人手的机能。人的手指、手掌、手腕、手臂由17个关节组成,具有27个动作自由度。这27个自由度组成了手臂上下摆动、左右回转、前后伸缩和手腕上下摆动、左右     

基于数据手套的机械手移动与抓取过程的动态仿真分析

人机交互是虚拟现实的关键技术,本文利用数据手套驱动虚拟机械手移动与抓取过程。首先构建了基于数据手套的机械手交互系统实验平台,通过MEMS传感器获取机械手运动轨迹,然后基于VC＋＋ MFC程序界面创建了虚拟环境并对机械手移动与抓取过程进行动态仿真,实现虚拟机械手按照操作者的指令实时地完成移动和物体抓取等动作。     

工业机械手手爪定位误差的计算机辅助分析

工业机械手是一种能模仿人手部分动作、按照顼先设定的程序、轨迹或其他要求,实现抓取、搬运工件或操纵工具的机械化设备。本文的目的是利用电子计算机从理论上分析计算,以结构较简单的应用较广泛的回转型手爪代替结构比较复杂的平移自动定心手爪,如何使手爪的定位误差达到最小以满足实际生产中既要求手爪抓取尺寸在一定范围内变化的工件,又要求工件的中心位置变化最小的要求,同时也是提高机械手的整机定位精度,降低机械手造价的一个有效的途径。     

基于欠驱动机构的水下作业机械手仿真研究

建立了机械手的三维模型,对机械手运动学和动力学性能进行了仿真研究,分析了运动部件之间的相对关系,完成了机械手抓取不同目标物时的运动学、动力学仿真;机械手采用液压驱动方式,驱动力大、结构简单;机械手有3个手指,采用4个驱动元件实现对机械手11个自由度的驱动,3个手指之间的相对位置可根据抓取目标物的形状而改变,抓取物体时具有形状自适应能力.     

智能机器人——第二讲 机器人机械手(二)

六、人手与机器人的手机器人手部是机器人的关键部件之一。它主要用来抓取物件或握持工具,由手指、传力机构和驱动装置等组成。机械手的手部类似人手,但它很难作到跟人手那样灵活、自由。人手由五个手指和一个手掌构成,手指的活动范围虽然有限,但是它不仅可以自由屈伸,而且可以开合,手指与手掌配合起来可以进行各种灵巧而复杂的动作。因为人手具有一定的握力,对抓取物件又有各种感觉功能,能够根据抓取物