水下灵巧手运动学分析与实验

介绍了一种三指水下灵巧手,分析建立了单个手指的运动学模型以及每个手指的雅可比矩阵,通过运动实验验证了运动学模型的正确性,为进一步研究灵巧手的轨迹规划、控制等问题提供了理论依据.     

机器人多指灵巧手的结构型式的优化分析

本文对目前已经制造出的几何典型的多指灵巧手的结构进行了分析,对多指灵巧手结构形式上的几个主要方面进行了优化分析,提出了完成一任务的通用的多指灵巧手的最优结构型式,并对其进行了具体的结构设计,给出了三维视图。     

多指护理灵巧手的优化

从手指关节运动副型式、手指指数和手掌、手指结构、手指材料、各个关节运动的驱动方式以及传动方式、各关节截面的结构型式、传感器的选择和布置等7个方面对灵巧手进行优化分析。考虑到一般性和通用性,对各手指之间的相对位置及姿态、各关节的长度及回转关节的回转角度范围,运用拟人法,类比法,建立优化目标函数和约束条件进行优化计算,设计出一种用于护理机器人上的带手掌的3指9关节灵巧手。对灵巧手的具体结构作了分析,绘出了灵巧手的三维结构模型。优化的护理灵巧手扩大了抓取范围,安装了灵巧手的护理机器人,减轻了护士的劳动强度,提高了护理质量。     

水下作业灵巧手水压驱动系统的设计与工程实现

鉴于水下作业灵巧手的特殊要求,匹配合适的驱动系统显得尤为重要.笔者详细阐述了水下作业灵巧手水压驱动设计,探讨了工程实现,在水下特定作业环境有着良好的应用前景;以此为基础,组建了水压伺服控制回路,构建了力控制系统.     

医用排牙多指灵巧手的结构参数优化设计

针对排牙多指灵巧手手指的工作状态,通过D-H坐标的建立,借助于雅可比矩阵和一些结构参数优化的评价指标,利用多目标函数优化的方法,并结合排牙工作的特点和多指灵巧手抓取物体的特性建立约束条件,对手指各项参数进行了优化计算.结果证明：此优化能有效减少灵巧手指的长度,使其各标准综合达到最优.得出了包括1个手掌、3个手指、9个回转关节的灵巧手结构.     

一种水下灵巧手指端力传感器的研究

采用水压力补偿技术，设计了基于圆筒式测力结构的水下灵巧手指端力传感器，分析了其工作原理。采用有限元法计算了圆筒式测力结构的应变分布，验证该结构的合理性，由此推导出测量原理方程。采用有限元法对模型进行模态分析，确定了传感器的工作带宽。在陆上对传感器进行标定实验，根据实验数据计算出标定矩阵。性能测试结果显示，在陆上和浅水环境中测量结果一致，验证了该传感器在陆上标定是可行的。该传感器可用于水下，且测试精度满足目前水下灵巧手研究的要求。     

HIT/DLR灵巧手单手指的阻抗控制

应用指尖六维力矩传感器,实现了单手指的基于位置的笛卡尔阻抗控制,根据指尖力/力矩传感器提供的力信息,按照目标阻抗模型修正手指的参考位置,利用内环的位置控制器使手指跟踪期望轨迹.     

基于PSO算法优化模糊PID控制器的灵巧手抓取控制研究

随着仿生学的进展,机器人领域中五指灵巧手作为主要执行机构的重要性不断增强。然而,在抓取过程中,五指灵巧手常常面临内部作用复杂、速度缓慢和效率低等问题。为了应对这些挑战,该文提出了一种基于角度闭环模糊自适应控制算法。该算法采用模糊策略来推断灵巧手关节角度偏差与控制器参数之间的关系,并制定相应的模糊规则。通过实时调整控制器参数,该算法能够提高系统的稳定性和抓取效率。此外,通过建立ADAMS模型和相应的闭环控制系统,以提高实验过程的可视化程度。实验结果表明,通过采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization Algorithm)优化模糊自适应PID算法并改进系统参数,相较于传统的PID算法,可以显著减少灵巧手在抓取过程中的关节抖动,并展现出更好的手指指尖接触力控制性能。     

多指灵巧手主从控制系统的硬件设计

设计了一种超声电机驱动的多指灵巧手控制系统的硬件电路。给出灵巧手控制系统的硬件总体设计方案,并对灵巧手控制系统的译码电路、关节信息采集电路、超声电机启停和正反转电路、超声电机的调速电路等外围电路模块的硬件设计过程作了详细的阐述,并加以实现。     

机器人灵巧手手指耦合传动机构的研究

根据灵巧手传动的实际要求 ,对连杆耦合传动机构进行建模 ,优化设计连杆机构的参数 ,设计了传动误差很小的耦合传动机构 ,近似实现 1∶1传动。     

基于方向可操作度的机器人灵巧手抓持优化研究

以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵巧手为算例进行演示,得出了灵巧手在给定位姿下的最佳传速方向和传力方向,为灵巧手的抓持规划提供了值得借鉴的方法。     

三指灵巧手的控制系统研究及实现

以分级控制系统的结构，搭建了三指灵巧手控制系统框架。在上位机中利用VC6．0编制了Windows环境下的显控系统，以完成各个手指的轨迹规划及协调三指运动。在下位机中建立了基于Maxon ADS50／5驱制器的硬件结构，实现了各个关节的位置伺服控制。     

基于肌电控制的灵巧手及其控制系统设计

针对传统工业/农业机器人在末端执行器结构上的局限性,在结构设计过程中改变了传统的以刚性结构为核心的设计方案,将气动柔性驱动器(FPA)作为基础,并以人手部结构为原型结合其关节的运动特性,设计出了新型灵巧手;同时,针对传统机械手动作方式单一、欠缺灵活性的问题,将肌电信号(EMG信号)引入到灵巧手的控制策略中,提出了以肌电信号控制的方式,实现了对灵巧手的操作;在保证控制精度的基础上,通过模拟人手动作方式,增加了灵巧手的运动形式。实验结果表明,该仿生灵巧手控制系统的控制精度达到98%,该灵巧手控制方法的可行性由此得到了验证。     

基于卡阻约束的襟翼结构优化设计研究

通过对飞机襟翼卡阻可靠性分析,把对卡阻失效起主要作用的前梁、前缘蒙皮及内端肋作为优化对象,根据适航条例要求计算出失效点处的临界卡阻约束位移;基于MSC.Patran & Nastran软件对襟翼结构进行卡阻约束下的优化,得出满足卡阻约束条件下的襟翼结构优化设计方案.     

三指仿人灵巧手轨迹规划及仿真研究

为了保证机械灵巧手在指定时间内完成抓书任务的连续性和平滑性,利用低次多项式插值法对灵巧手进行轨迹规划。通过Matlab软件对规划算法进行仿真。仿真结果表明,采用五次多项式插值法得到的关节角度、角速度、角加速度曲线更加的平滑,提高了轨迹规划的精确性。     

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。     

灵巧手研究现状及挑战

灵巧手作为仿生学与机器人学结合的产物,具有人手的一些外形特征和功能。灵巧手是第4代机器人,通过模拟人类运动、感知、控制、能量、材料方面的仿生,实现模拟人手运动。通过分析国内外在灵巧手方面取得的成果,可以得知灵巧手的发展经历了早期阶段、初期阶段、中期阶段和跨世纪阶段4个阶段,灵巧手正在日益朝着具有柔顺灵巧的操作功能,具有力觉、触觉、视觉等智能化方向发展。探讨了灵巧手在未来发展中将要面临的挑战,它包括内在知识技术支撑方面的挑战和外在科研环境扶持方面的挑战。针对我国机器人产业的现实状况,借鉴国外成功经验的基础上,给出了一些建设性的建议。     

50t转炉冷却水系统优化设计

通过分析转炉冷却水系统软管连接过多,无法进行防护等缺陷,确定了耳轴安全系数校核,冷却水管路重新设计方案。改造后,炉体冷却系统冷却良好,降低了设备故障率,提高了设备有效作业率。     

平板型清障车结构设计及优化

对清障车平板的运动进行分析,设计了1款适应小型故障车搬运并具备载货功能的搬运车。搬运车底盘采用国产超长4t货运车车架,利用液压系统实现平板的平移、倾斜运动。对平板的倾斜运动进行了分析,设计了合理的平板结构及液压缸布局,优化了倾斜角度（优化后的倾斜角度为14°）。对钢丝绳进行了受力分析,选取了合适的钢丝绳尺寸。考虑到倾斜液压缸的行程、受力、力矩平衡等,对倾斜液压缸行程和缸径进行了优化。