自适应抓持仿人手的抓持能力分析

以三自由度的仿人手为研究对象,对其抓持物体的能力进行研究。在对仿人手抓持给定形状和大小物体的受力进行分析的基础上,给出了以抓持起最重物体为目标函数的优化分析计算模型,得到了仿人手在具有最大抓持能力时手指各指节与物体之间的作用力的大小。最后获取了“解耦装置”中弹簧预紧力的计算方法,并根据优化所得到的各力值计算得到了该预紧力的大小。     

仿人手接线机器人运动控制研究

近年来机器人普遍应用于纺纱行业中,针对在细纱机落纱过程中断线的问题,设计了仿人手接线机器人系统平台,采用双臂六自由度机械臂代替人手,目的是来完成纱线断开后的接线动作,比传统人工接线更迅速和更节省人力。分析了平台的系统构成,并根据人手接线动作探讨了仿人手接线机器人其接线的运动动作策略。根据双臂机器人的正运动学和逆运动学,在此基础上分析了双臂的协调控制。最后通过仿人手接线机器人系统平台的实验,验证了此方案的可行性。     

仿人机器人的设计与实现

根据仿人机器人实现功能的要求,对机器人各关节自由度合理安排,完成仿人机器人的机构设计。运用D-H坐标表示方法,进行坐标系选取,位姿描述和坐标变换,并建立仿人机器人的运动学方程求运动学的正逆解,从而计算了仿人机器人的运动学。由Pro/E建立实体模型导入到ADAMS中进行虚拟样机仿真,通过查看后处理器运动学仿真结果,并与计算结果相比较,从而得出结论,为物理样机的制造提供科学依据。     

一种仿人手式草莓采收装置的设计

为了减轻人工采摘草莓的劳动强度、降低生产成本、提高效率，利用手指抓取原理设计了一种人工操作辅助采摘的草莓采摘装置，其主要仿人手的采摘部分、输送部分、收集部分及便携腰带等组成。使用时，用腰带把该装置系在人的腰部，通过连杆机构及传动机构操纵手指关节的合并、弯曲动作以达到张开、闭合状态，实现草莓茎的抓取、切断及果实的夹持；果实由带挡板的输送带来完成草莓输送，直至收集箱内，实现采摘、输送和收集为一体；经验证，装置实现了设计功能，采用机械式操作，结构简单、成本低，且无需人手直接去采摘，可用于辅助人工采摘地垄、高架种植草莓等场合。     

三自由度机械手的仿真研究

分析介绍了机械手的结构组成及工作原理,利用D-H法对机械手的运动特性进行了数学分析,基于SolidWorks建立机械手的三维模型,并将其导入ADAMS之中模拟各个关节在极限速度下的工作状况,得到了各零部件的运动特性参数曲线并分析其运动规律。介绍了利用ADAMS求解机械手运动学逆解的方法在此基础上联合MATLAB对机械手的跟踪性能进行仿真研究,结果表明机械手具有良好的跟踪特性,仿真的结果为机构的优化设计和样机制造提供了参考。     

基于ADAMS的三自由度平动并联打磨机构的轨迹规划与仿真

为了完成对悬锤工件表面毛刺的打磨任务,提出了并联打磨机构的轨迹规划与插补算法。首先,基于一种新型三自由度并联打磨机构的运动学逆解,即如何控制支链驱动关节来实现期望的运动轨迹,进而确定了动平台几何中心点按预期轨迹运动时应在滑块驱动关节上设定的运动驱动函数规律。其次,借助Pro/E创建该机构的装配模型,通过ADAMS虚拟样机技术验证了轨迹规划的可行性、正确性。     

凸轮控制的三自由度并联机械手的设计与分析

基于并联机构理论设计了一种凸轮控制的单动力输入三自由度并联机械手,对其进行运动学研究,完成了该机械手的自由度分析、求得运动学正逆解。在此基础上,完成了凸轮的参数化设计。最后用Pro/E进行运动学仿真,验证了设计的正确性,为机械手的速度、加速度模型的建立,工作空间以及奇异性分析提供理论依据。     

三自由度运动平台的运动仿真及控制设计

通过对并联机构的三自由度运动平台的正逆解分析,采用VC++,以OpenGL为图形API,并利用坐标系变换的方法,实现了运动机构的参数化和实时动态的三维可视化仿真。根据仿真结果,利用MPC2810运动控制卡,提出了以直代曲的运动控制方法,为实际的机构运动控制提供了必要的理论依据。     

两自由度闭链触觉再现机构的设计与仿真

设计完成了具有两个自由度的闭链触觉再现平面机构 ,对该机构进行了运动学和静力学分析 ,得到了其位移求解的正反向运动方程和电机输出力矩的计算方法 ,为选择电机提供了依据。以虚拟样机技术为基础 ,综合应用三维实体造型软件 UG和机械系统动力学分析软件 ADAMS建立了所设计的触觉机构的虚拟样机 ,通过仿真分析 ,验证了所设计机构的实用性和理论推导结论的正确性。     

三自由度并联机器人机构动力学研究

介绍了一种新型三自由度并联式机器人机构,对其运动学和动力学进行了分析和计算,并结合一个实际例子进行了计算机仿真,这些工作将对该机构的控制和结构优化设计提供帮助。     

基于虚拟样机技术的仿人机器人电机选型

针对仿人机器人设计中电机选型的问题,提出基于虚拟样机技术的电机选型方法.在初选参考电机后,设计符合要求的机器人,使用Pro/E和ADAMS联合建立仿人机器人的虚拟样机模型,运用此虚拟样机进行机器人动力学仿真,以仿真参数为依据,进行电机系统的精确选型.最后通过比较关节负载特性曲线与电机的理想机械特性曲线,验证了电机选型的合理性.     

Function-oriented optimization design method for underactuated tendon-driven humanoid prosthetic hand

The loss of hand functions in upper limb amputees severely restricts their mobility in daily life. Wearing a humanoid prosthetic hand would be an effective way of restoring lost hand functions. In a prosthetic hand design, replicating the natural and dexterous grasping functions with a few actuators remains a big challenge. In this study, a function-oriented optimization design (FOD) method is proposed for the design of a tendon-driven humanoid prosthetic hand. An optimization function of different functional conditions of full-phalanx contact, total contact force, and force isotropy was constructed based on the kinetostatic model of a prosthetic finger for the evaluation of grasping performance. Using a genetic algorithm, the optimal geometric parameters of the prosthetic finger could be determined for specific functional requirements. Optimal results reveal that the structure of the prosthetic finger is significantly different when designed for different functional requirements and grasping target sizes. A prosthetic finger was fabricated and tested with grasping experiments. The mean absolute percentage error between the theoretical value and the experimental result is less than 10%, demonstrating that the kinetostatic model of the prosthetic finger is effective and makes the FOD method possible. This study suggests that the FOD method enables the systematic evaluation of grasping performance for prosthetic hands in the design stage, which could improve the design efficiency and help prosthetic hands meet the design requirements.     

3-PUU并联机构运动学和动力学仿真

以3-PUU型并联机构为研究对象,详细论述建立三维模型、仿真计算和结果分析三个模块。首先利用Pro/E软件建立三维零件模型,进行装配并施加运动约束,然后通过Mechanism/Pro软件将模型导入ADAMS软件仿真分析。在进行运动学仿真时,利用ADAMS软件和MATLAB软件进行仿真,比较两者的仿真结果,并进行分析。动力学仿真时使用ADAMS软件仿真,得出驱动力随时间变化的曲线图,并进行分析。     

仿人四指灵巧手的抓持能力分析

对四指仿人灵巧手的结构及单手指运动学及动力学进行了分析,为深入地研究该灵巧手的控制提供了理论依据。在ADAMS中进行了灵巧手抓取物体仿真实验,实时得到手指与抓取物体间的接触力值。并利用有限元方法分析了灵巧手在强力抓取时的手指结构的力学性能,验证了该灵巧手可以达到实现设计目标所要求的抓取载荷。为抓取实验提供了抓取物体重量的理论分析依据。     

欠驱动多指节机器人手的抓力分析

对欠驱动多指节机器人手的抓力进行了分析,给出了直指和曲指抓取物体时的抓力方程,并对手指抓力作了动态仿真。手指抓力分析为多指节手的机构与力控制设计提供了理论基础。     

一种新型拟人机械腿的运动传递性能分析

针对当前多数拟人机械腿采用串联机构出现的运动惯性大、承载能力小,不能很好地满足拟人机器人运动特性需要的问题,提出了一种新型拟人机械腿并联机构,介绍了其结构布局特点,该机构具有3个自由度,外观匀称,与人腿相仿度高,在结构上实现了人体踝关节和膝关节功能.建立了该并联机械腿的位置反解方程,基于该方程用矢量法推导出了线速度和角速度雅可比矩阵,分别定义两矩阵的条件数和可操作度作为其运动学性能指标,分析了各性能指标在工作空间内的分布规律.研究结果表明:拟人机械腿速度传递性能良好且稳定,脚掌的运动传递性能几乎不受屈膝角度的影响.仿真结果符合人体腿部的运动要求,为当前拟人机械腿的研究提供了一种新的构型.     

基于机器视觉的3自由度并联平台标定试验研究

为了提高并联平台的运动精度,以锡膏印刷机3自由度并联平台为研究对象,基于机器视觉提出了一种运动学标定修正系统输入的补偿方法。给出了平台理论分析模型,利用运动学逆解方程推导出误差函数,通过机器视觉对平台标识点进行测量并记录平台运动的实际位姿,根据标定结果对理论控制模型进行补偿。试验结果表明,该标定补偿方法有效地提高了并联平台的运动精度。     

仿人面部表情机器人研究现状与展望

仿人面部表情技术在实现仿人机器人与人的情感交流上起着非常重要的作用.文中首先对美国汉森机器人技术公司和麻省理工学院、日本早稻田大学和东京理科大学,以及我国哈尔滨工业大学的表情机器人研究进行了分析比较.然后讨论了表情机器人研究在FACS理论、仿人头部机械设计和机器人情感等方面的关键技术.最后对表情机器人发展中亟待解决的问题及趋势做了展望.     

3DOF并联机构的分析

提出一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,对此机构的运动输出特性进行了分析,建立了机构的方位特征集,计算其自由度,分析了机构的耦合度及输入的合理性,建立了并联机器人机构运动学模型,该机构是一种较理想的能实现三平移并联机构的选型。