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。     

变胞多指灵巧手分析

对戴建生提出的新型的变胞多指灵巧手进行分析。该灵巧手与目前常用的机器手最大的不同在于它的手掌可以活动,并具有变胞功能。手掌的变胞增强了机器手的灵巧度并增大了工作空间。当手掌杆件静止的时候,每个手指都在一个平面内运动,由此提出手指操作平面的概念,从而将研究抓取姿态的问题转化为研究手指操作平面单位法矢量的问题。建立球面变胞手掌的全局坐标系,并得到3个手指平面的单位法矢量在此全局坐标系下的表示,然后将抓取姿态映射成为姿态直纹面。将机器手的工作空间分为手指和手掌两部分,着重研究后者,提出工作空间三角形的概念。工作空间三角形随着手掌的运动而变化,映射成为手掌工作空间直纹面后可以直观地了解其形状和大小的变化情况。     

可控参考时间的多指灵巧手协调控制

提出一种可控参考时间的多指灵巧手协调控制方法。通过对系统误差评价控制规划器的参考时间,使期望的输出可以根据系统当前的运动状态进行调整,从而使系统具有处理不可预测和不确定事件的能力。用这种控制方法对多指灵巧手进行运动学和动力学协调控制,在物体遇到障碍或扰动时系统可以以牺牲时间为代价,尽可能保证物体按预先规划的路径运动并保持手指的抓持位形,使抓持更稳定可靠,同时可避免物体和系统受到损坏。仿真和试验证明了这种方法的有效性。     

欠腱驱动多指灵巧手的设计

提出一种欠腱驱动多指灵巧手，它具有结构简单，操作灵巧，控制容易，较高的操作适应性，每个多指节手指仅用一个腱驱使手指弯曲运动。文中描述了欠腱驱动多指灵巧手的结构设计与手指位移分析，与现有的多指灵巧手和欠驱动多指杆机器人手相比，这种手指灵巧手的结构更为简单紧凑，且能减少控制的复杂性、重量和成本，并能实现多功能地抓取不同物体的能力。     

基于欠驱动原理的多指灵巧手结构设计及实验研究

针对传统的多指灵巧手手指驱动源多、结构复杂,抓取过程中驱动电机保持堵转状态导致发热量大、寿命短,以及无法准确感知目标物体的位姿并施加合理的抓取力等问题,对灵巧手手指结构、系统构型及传感器等方面进行了研究。提出了一种具有欠驱动特性及自锁特性的多指灵巧手手指结构方案及具有不同承载能力的腱传动结构方案,设计了二指、三指及五指灵巧手系统构型,开发了高灵敏度、低成本一维力传感器及触觉传感器;以三指灵巧手为例,加工了实验样机,利用实验样机进行了相关实验。研究结果表明:该灵巧手的手指结构能够有效降低驱动源数量,实现机构减重,通过更改腱传动机构,可实现不同承担不同负载,具有较好的安全性和可靠性,一维力传感器及触觉传感器具有较高的灵敏度、准确性及低成本特性,该灵巧手指具有较高的重复定位精度,可完成针对不同形状物体的稳定、可靠的抓取任务。     

多指灵巧手基于广义力椭球的最优抓持规划

首先在抓持系统的力旋量空间中 ,建立了关节力矩与物体外力的关系 ,定义了整个手物体抓持系统的雅可比矩阵。按照关节空间和物体空间的力的映射关系 ,提出了广义力椭球和内力椭球。在此基础上 ,定义了抓持系统的最优抓持能力和最优内力。最后 ,按抓持能力和最优内力对多指灵巧手进行最优抓持规划     

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.     

水下灵巧手的结构优化及控制系统设计

设计了3指水下灵巧手及其防腐密封结构,对结构参数进行了优化设计.基于CAN总线构建了灵巧手控制系统.根据优化设计结果研制了3指水下灵巧手原理样机,测试结果表明,该灵巧手可灵活抓取多种复杂表面的物体,部分代替人工水下作业.     

人工肌肉驱动的多指灵巧手运动学计算与分析

目前对灵巧手的运动学分析对象多为单指结构,很少涉及多指协调的运动学分析,为了更好地完成HUST灵巧手的抓取规划,主要针对多指灵巧手的运动学问题以及各手指的操作可达性进行分析计算与验证。根据气动人工肌肉驱动的HUST灵巧手的结构特点,采用标准D-H参数法建立各手指指尖相对于手掌坐标系的运动方程,分析求解多指气动灵巧手的正逆运动学问题,基于Matlab对灵巧手的工作空间进行仿真分析,得出了各手指在手掌坐标系下的操作可达空间,并通过抓取实例验证了运动学与仿真分析的正确性,为多指灵巧手的抓取规划提供了重要依据。     

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。     

弹性欠驱动四指灵巧手设计与试验

全驱动灵巧手需要较多独立驱动单元,控制系统复杂,导致体积和重量过大,费用昂贵,在实际应用中有极大局限性。欠驱动灵巧手具有驱动单元少、控制简单等特点。在保证具有一定运动灵巧性的前提下,欠驱动灵巧手能极大降低灵巧手本体及控制系统的复杂度和制造维护成本,体现出更高的实际应用价值。由此提出一种新颖的仿人单腱弹性欠驱动四指灵巧手的设计方案。同时,完成四指灵巧手本体结构设计,及分析获得关节弹簧刚度的选取方法。对影响关节驱动转矩的滑轮单元进行几何参数的优化分析,得到手指传动机构的较优设计方案。通过多指手样机对不同形状、大小物体的抓握试验,证明本欠驱动四指灵巧手具有抓取自适应能力和较强抓取能力。     

基于欠驱动机构的仿人机器人手爪设分

通过研究人手的生理结构特点,模仿人手结构,设计出仿人机器人手爪。整个手爪设计有拇指、食指、中指和小指,每个手指有三个关节。采用欠驱动连杆机构设计出结构紧凑的三关节手指机构以实现包络抓取和精确捏取。设计出高度集成的大功率小体积的驱动和传动机构并通过一个电机调整拇指机构的位置,以形成多种抓取模式。最后介绍了该手爪的控制以及抓取实验。     

智能排爆机器人机械手部设计及其优化

利用排爆机器人技术结合现代设计方法,并根据结构特点,以质量最轻最优为目标,以几何尺寸、蜗轮齿面疲劳强度、蜗杆特性系数、模数、齿数、等为约束条件,对排爆机器人的机械手部进行了结构优化,使得机械手部结构好、质量轻、运动灵活.     

外骨骼康复机械手的结构设计及仿真分析

为解决中风患者传统康复训练效率低、成本高、不易在家中操作等问题,提出了外骨骼康复机械手的研究,首先建立了人手正逆运动学模型,然后以食指为例设计了外骨骼康复机械手结构,最后利用ADAMS软件进行运功学仿真,从而验证了设计结果的正确性。为控制系统的设计和物理样机的制造提供了理论依据。     

工业机器人码垛手爪的结构设计

介绍了一种适用于大尺寸料袋的机器人气动手爪。为了提高设计效率和可靠性,首先在Solidworks中建立三维模型,并采用有限元仿真插件simulation进行仿真,仿真结果和实际操作表明,该手爪结构可靠合理,满足了生产需求。     

基于Matlab的异形片刹车机构的多目标优化设计

给出了超高压输电线路巡线机器人异形片刹车机构的结构方案,建立了基于构件几何参数的数学模型与力学模型,运用数值分析软件Matlab实现了异形片刹车机构的多目标规划和优化设计.利用有限元分析软件ANSYS对优化设计前后的机构模型进行强度与变形分析,验证了机构模型的合理性及优化设计的可行性.     

新型五指仿人型机器人灵巧手触觉传感器设计及其静态标定

介绍一种应用于HIT/DLR II五指仿人型机器人灵巧手的新型触觉传感器,并对该传感器的工作原理进行阐述.该触觉传感器基于压阻原理,具有高度集成和微型化的特点.该传感器采用了柔性结构设计,表面嵌入多个电极,传感器数据通过电极列阵进行扫描采集.最后,进行了传感器的静态标定实验,验证了传感器性能.