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。     

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.     

基于虚拟现实机器人灵巧手遥操作平台的设计

该文主要介绍了虚拟现实机器人灵巧手遥操作平台的设计思想，包括硬件的配置和软件模块的配置。该系统具有两个特点：一是通过鼠标和键盘直接控制虚拟手，使系统更加实用；二是建立灵巧手抓取物体前的评估机制，提高灵巧手的抓取成功率。     

DLR/HIT机器人灵巧手手指位置控制的研究

手指的位置控制是灵巧手进行力控制和多指协调等操作的基础。针对DLR／HIT灵巧手手指,首先建立了手指的坐标系,划分了层次化的手指控制空间。基于驱动空间的滑膜位置控制器和轨迹规划算法,设计和实现了关节空间及笛卡尔空间的手指位置控制策略。     

HIT机器人灵巧手手指及其阻抗控制的研究

手指对接触环境具有柔顺性是实现多指灵巧操作的关键,阻抗控制是实现机器人柔顺控制的主要方法之一。针对HIT灵巧手手指,阐述了其力／力矩传感器的设计,包括指尖六雏力／力矩传感器和2个关节力矩传感器。利用指尖六维力／力矩传感器作为力反馈,实现了笛卡尔空间的阻抗控制。     

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。     

DLR/HIT仿人机器人灵巧手的设计

基于对人手结构及功能的分析，提出了仿人机器人灵巧手的设计依据，并以此为目标设计了DLR／HIT仿人机器人灵巧手。DLR／HIT手具有与人手相似的自由度配置，共有13个自由度，具有4个相同结构的手指，每个手指具有3个自由度，拇指另有一个张开／闭合的自由度，包括位置、力／力矩、温度等多种感知功能以及高速实时控制器的设计，这些功能赋予了DLR／HIT手更强的操作能力。通过抓握仿真，证明DLR／HIT手能够在一定范围内实现人手的抓握操作。     

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。     

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。     

改良神经元PID控制在机器人灵巧手驱动中的应用

机器人手指驱动系统是一类典型的高阶非线性、时变系统;关节的动态特性随着手指的负载变化而变化。使用常规PID控制很难满足手指精确位置控制的要求,而采用依据BPNN原理设计成的常规单神经元PID控制器又因学习速率低,收敛速度慢,控制效果不能令人满意。文中设计了一种改良的单神经元PID控制器,控制参数具有很好的在线自适应性,且收敛速度快。     

灵巧手的单指动力学方程建立与验证

应用拉格朗日方程建立灵巧手单指的动力学方程，给出了求解灵巧手运动过程各关节力矩的计算公式。用MATLAB软件对所得到的动力学方程进行求解，并将计算结果与应用ADAMS软件所建立的虚拟仿真模型的运行结果比较，从而验证所得数学模型的正确性。     

机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战

机器人多指灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器,因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力,半个多世纪以来得到持续的研发投入和广泛关注,备受社会各界期待.综述分析了仿人型机器人多指灵巧手的演化过程、研究与开发现状.从仿生结构、驱动、传动、感知、复合/智能材料、建模与控制等方面分析了机器人多指灵巧手的本体复杂性,在部...     

基于套索传动的五指灵巧手设计与主从控制

为了使灵巧手更加轻质化、拟人化,设计了一种由舵机经套索驱动的19关节灵巧手。参照人手关节确定灵巧手的构型,通过套索传动实现了关节解耦与驱动后置,并分别对关节机构与驱动集成进行了设计。建立灵巧手多指运动学模型并对其工作空间进行了分析;基于弯曲传感器与主从映射算法实现了抓取的主从跟踪控制。搭建灵巧手样机并进行关节运动实验与抓取控制实验。实验结果表明,将套索传动应用于灵巧手具有可行性,基于主从控制可以实现灵巧手对多种物体的抓取。     

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。     

新型灵巧手指驱传动方式的研究

机械灵巧手指的驱传动方式是灵巧手设计的难点,目前常用的绳索滑轮方式存在着传递刚性不足等问题。设计了一种基于闭式链连杆机构的灵巧手指,可以有效地传递关节动力,而且能够提供刚性传递;分析了机构的自由度和运动学;分析了闭式链传动机构的零点设置对机构不定位形的影响,并进行了机构三维模型的建立和运动仿真;运动仿真结果表明机构在需要的工作空间下无干涉现象,运动性能良好。     

关节独立五指灵巧手指的耦合运动规划

利用超声电机低速和大转矩的特性设计了由其驱动的五指灵巧手,传动方式采用的是腱传动方式,每个手指均有4个自由度和4个关节,即其手指具有相互独立的关节,从而可以使手指末端两个关节的运动完全依照人手的二次运动方程耦合关系进行运动规划。然而这种关节运动耦合关系会导致在求运动学反解时某些关节角得不到解析解,于是采用数值迭代法,获得了相应的数值解;进而获得了灵巧手的单指运动空间,并通过ADAMS仿真验证了算法的正确性。     

基子虚拟现实机器人灵巧手遥操作平台的设计

该文主要介绍了虚拟现实机器人灵巧手遥操作平台的设计思想,包括硬件的配置和软件模块的配置.该系统具有两个特点一是通过鼠标和键盘直接控制虚拟手,使系统更加实用;二是建立灵巧手抓取物体前的评估机制,提高灵巧手的抓取成功率.     

气动人工肌肉驱动灵巧手的设计与研究

针对气动人工肌肉推广应用的问题,提出了一种轻小型气动人工肌肉的制作方案,并对其不同压力下的力学性能进行了试验和测试。试验结果表明,该气动人工肌肉具有高收缩率和大输出力的特性。基于该气动人工肌肉的运动特性,设计了一款欠驱动的多自由度灵巧手,并进行了多项抓取实验,验证了其多种状况下的工作能力。基于气动人工肌肉的灵巧手具有适应性强和抓取力大的特点,对气动人工肌肉的应用和机器人末端执行器的开发具有参考价值。     

闭式链灵巧手指机构的设计与分析

对于机械灵巧手的手指机构,针对传统传动方式腱传动具有传递刚性不足的缺点,提出了一种闭式链连杆传动的灵巧手指机构,分析了该闭式链的机构组成和闭式链连杆传动的特点,研究了手指机构的运动学,最后对新机构进行了运动仿真。结果表明:这种新型的手指机构在需要的工作空间内无干涉现象,运动性能良好。