多指灵巧手的最佳灵巧性设计

首先讨论了多指抓持系统中抓持物体的灵巧性 ,指出该系统的灵巧性取决于各手指的性能。然后 ,分析了单个手指 (单个操作器 )的灵巧度 ,通过对手指灵巧性的要求 ,确定手指 (操作器 )的最佳工作区域。最后 ,提出具有最佳灵巧性的多指灵巧手的设计准则 ,并利用两指手、三指手的设计 ,表明了多指手的最佳灵巧性设计     

多指手的操作灵巧性设计

将多指手的设计分解为手指机构的灵巧性设计及手指的合理布位两个子问题。针对子问题一,以手指雅可比矩阵条件数的倒数为位形操作灵巧性指标确定了合理的手指杆长比例及指端的灵巧操作区间。以灵巧操作速度和灵巧操作力为指端操作灵巧性指标,给出了确定手指驱动器功率的算法。对于子问题二,根据操作灵巧性对各指端灵巧操作区间相对位姿关系的要求,给出了手指布位的一般性原则。     

多批灵巧手的最佳灵巧性设计

首先讨论了多指抓持系统中抓持物体的灵巧性,指出该系统的灵巧性取决于各手指的性能。然后,分析了单个手指（单个操作器）的灵巧度,通过对手指灵巧性的要求,确定手指（操作器）的最佳工作区域。最后,提出具有最佳灵巧性的多指灵巧手的设计准则,并利用两指手、三指手的设计,表明了多指手的最佳灵巧性设计。     

旋转型与直线型Delta机器人全空间工作特性研究

研究可达空间工作特性是Delta机器人设计的一项重要任务。利用闭环矢量方程推导了直线驱动型Delta机器人和旋转驱动型Delta机器人的位置逆解,通过运动学分析得出雅可比矩阵的向量表达方式,建立刚度指标和综合灵巧度指标,得出刚度指标与运动支链传动角的函数关系并验证,可以实现通过传动角的变化规律来判断刚度性能变化。基于可达空间和雅可比矩阵,通过Matlab仿真获得了两种Delta机器人全可达空间的刚度特性和灵巧度特性,并对两者不同性能的原因进行深入探究。结果表明,在可达空间体积近似的情况下,直线驱动型Delta机器人的刚度性能更好,而旋转驱动型在运动性能方面更为优秀。     

基于变胞理论的欠驱动多指节灵巧手指的构态分析

基于变胞机构理论,提出了一种新的分析欠驱动多指节灵巧手指的方法,定义了欠驱动二指节灵巧手指抓取过程的3个构态,并通过邻接矩阵建立了各构态之间转换的关系方程,从而从根本上解释了灵巧手指的欠驱动原理,为欠驱动灵巧手的机构设计及控制规划提供了理论指导。建立了欠驱动二指节灵巧手指的运动学方程,分构态分析了灵巧手指的运动学特性,结果表明欠驱动灵巧手指运动中构态间变换的平顺性非常重要,并相应提出了两种设计方案。提出的构态分析法在欠驱动三指节或多指节灵巧手指的分析中同样适用。     

鼠标形桌面主操作手的设计

为了实现对灵巧手的主从控制,设计了一个鼠标形桌面主操作手。主操作手将操作者手指的运动位置实时传递给从手,在从手抓取物体的过程中,利用直流电机作为主操作手的主动力反馈控制源,通过直流电机的驱动电路控制电机的转矩,将从手感受的力反馈给操作者。整个系统由DSP控制器进行控制。     

一种平面二自由度并联机器人的设计空间及其灵巧性分析

提出一种新型平面二自由度并联机器人机构,其运动平台具有较小的惯量,且其输出为平面内的平动。以不同于传统的分析方法,综合考虑机器人驱动滑块的行程与机器人机构的几何尺寸,对它们量纲一化,得到了该机器人的设计空间。在设计空间内计算灵巧性性能指标值,并绘制了该机器人的灵巧性性能图谱。灵巧性性能图谱反映了该机器人灵巧性性能指标与机器人运动学参数之间的一一对应关系。该灵巧性性能图谱对于该新型机器人机构的设计是极为有用的,这里提出的新方法也为以移动副为驱动的并联机器人的机构设计提供了一种简单、全面而有效的新途径。     

基于并联手指结构的多功能灵巧手的设计与研究

为满足工业生产对机器人末端夹持器灵巧性和承载能力的要求,设计了一种基于并联手指结构的多功能灵巧手。对手指机构的运动学、工作空间、奇异性进行了分析,对灵巧手的承载能力进行优化,并通过ADAMS仿真进行了验证。样机实验说明灵巧手具有理想的工作空间和较好的自适应性,可以实现对不同形状物体的随形抓取,适应柔性化工业生产的要求。     

3-PRS微操作器的运动学性质分析

分析了3-PRS微操作器的运动特性，给出了微操作运动的位置公式，并以微位移矩阵条件数及工作空间体积值为度量指标分析了微操作器操作性能与结构参数间的关系。分析表明，条件数取决于操作针长度Le及动平台半径ra之比，且当二者的比值小于5时微操作器具有较好的操作灵巧性；工作空间体积值主要受操作针长度Le动静平台半径ra、rb的影响，且在Le及rb取定值时随ra的减小而增大；支链杆长L对工作空间体积值影响不大。相关的分析结果可应用于3-PRS微操作器的运动学设计。     

重型锻造操作机的操作性能分析

锻造操作机与压机的协调作业可以实现大型锻件的加工制造,提高锻造系统的制造能力和材料利用率,降低系统的能耗。操作机的操作性能是锻造工艺轨迹的设计基础,也是操作机主运动机构的优化目标。根据锻造操作机的操作特点,归纳操作机的主要操作性能:运动灵巧性、动态灵巧性、力承载性能和末端刚度性能,并借鉴机器人学的运动可操作性、力可操作性和动态可操作性的研究成果引入相应的评价指标。通过对锻造工艺的分析和与传统工业机器人的对比,总结操作机的两大特殊的性能要求:对力承载性能的方向性要求和末端刚度性能的方向性要求,提出有效操作力指数和刚度方向指数。应用旋量理论计算操作机的雅可比矩阵,建立其动力学模型,对两种锻造操作机的各项性能做了全面对比,为操作机的设计与优化提供参考依据。