近指节角度可调欠驱动机械手的抓取力调节性研究

基于仿生学原理,以均力抓取为目标,设计了一种抓取力可调的欠驱动机械手。针对不同尺寸的刚性球体,依据参与抓取的指节数目,进行了3种抓取模式的分类研究,并分别建立了静力学模型。对抓取力的MATLAB软件数值计算结果表明:当输入转矩一定时,通过调节机械手近指节的初始角度,可以达到接触力大小相等的良好效果;当近指节初始角度不变时,通过调节输入力矩的大小,可实现在均力抓取状态下接触力大小可调的功能。     

自锁式欠驱动夹持器结构设计及优化

为了避免自动化生产线上机器人因多品种、多尺寸圆盘类工件夹持时的频繁换夹,提高机器人夹持稳定性和安全性,设计了一种自锁式欠驱动夹持器并进行了结构优化。基于欠驱动原理完成夹持器的结构设计,并通过夹持构型与夹持过程分析,确保了结构自锁和包络夹持的可行性;根据虚功原理及连杆机构的矢量封闭方程,构建了夹持器自适应抓取状态下的静力学建模;根据夹持器各指节夹持力平衡,建立了结构参数优化模型,并引入遗传算法实现了参数优化。数值测试结果表明,相比经验法和Fmincon算法,遗传算法优化的目标值误差分别减少70%、62.5%,且夹持器的夹持力最大偏差分别减少78.3%,61.4%,验证了文中欠驱动夹持器遗传优化设计的优越性,满足了夹持器通过各指节力平衡实现稳定夹持的要求。     

新型欠驱动拟人假肢手指的设计与分析

根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指.通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素.通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异.这种设计和分析方法为拟人假肢手指的设计提供了一种新的思路.     

欠驱动机器人手指实验平台的设计

基于三关节绳索驱动的欠驱动机器人手指,设计了手指实验平台.该实验平台由平台机构、平台控制系统和VICON红外光点三维运动分析系统组成.平台机构采用海顿直线步进电机驱动导轨滑块,从而牵引绳索控制手指弯曲和伸展;平台控制系统采用DSPF2812作为主控制器,通过驱动器控制直线步进电机的转动;VICON红外光点三维运动分析系统采用6台VICON红外摄影机对标记点进行运动捕捉,其数据通过VICON资料处理器导出至PC端进行处理.实验平台可以对三关节欠驱动机器人手指进行抓取性能和运动轨迹的分析.     

欠驱动多指机械手优化设计与抓取稳定性分析

针对欠驱动机械手多模式抓取问题,提出了一种手指可拆卸、具有复合抓取功能的欠驱动机械手。为了研究欠驱动手的抓取性能,分别研制了一种弹簧自适应3指节手指机构和一种双四连杆3指节手指机构,两种手指机构均使用四连杆机构的运动原理。手指的性质对欠驱动机械手的抓取稳定性影响很大,对欠驱动机械手单个手指的属性进行分析,分析了关节接触点位置及接触力对抓取稳定性的影响,提出了接触力及力矩平衡的研究分析方法,探讨了影响抓取稳定性的因素。     

欠驱动机构的运动学分析及应用研究

欠驱动机构是指驱动数少于机构自由度数的一类机构,近些年来对于欠驱动机构的研究主要集中在欠驱动机构的控制策略上,对于欠驱动机构运动规律的研究却不多。探讨了欠驱动机构的运动规律——阻尼最小定理,通过仿真验证了该规律,并将其拓展到四杆机构。运用此规律对于欠驱动仿人手指进行了运动状态分析。最后给出了一些欠驱动机构的应用实例。     

具有形状自适应的欠驱动拟人机器人手指

为了实现使用较少驱动器获得较多的自由度,从而在不增加控制难度的前提下,更好地抓取物体以及增加手的拟人化,需要研究欠驱动机械手指装置。提出了一种新的设计思想,以此为指导设计了一种机械手指装置,并对其主要设计参数进行了详细分析。试验证明,该装置可以作为机器人拟人手的一个手指或手指的一部分,用以实现机器人拟人手较少驱动器驱动较多的手指关节自由度,并具有抓取不同形状、尺寸的物体的自适应性,降低了装置对控制系统的要求。该装置外形与人手的手指相似,结构简单、可靠、易加工、体积小和重量轻。     

基于单开链叠加法的欠驱动手指结构类型综合

以表述机构关联特性的拓扑图为基础,引入单开链叠加的方法,即依次将单开链两端的运动副联接在已有运动链的构件上以得到完整的运动链拓扑图,从而为机构类型综合提供研究方法。利用引入的单开链叠加法对欠驱动三指节手指机构进行运动链的生成,分别综合了三自由度及二自由度手指机构的运动链结构类型,并从中优选出一部分拓扑图,进而反推出一些可行的新型手指机构,为欠驱动灵巧手手指提供更多机构类型。     

一种欠驱动变电站鸟窝清除装置的设计

设计了一种欠驱动变电站鸟窝清除装置,可以解决当前变电站鸟类筑巢、随意排泄等问题造成的变电站内的电气设备腐蚀及断电等严重隐患,避免了工作人员在高空作业过程中可能会出现的人身伤亡事故,提高清除作业的安全性。基于欠驱动原理设计环状均布三夹爪三关节机械手,根据几何关系对机械手进行静力学分析。该清除装置利用实时视频监视系统,配合机械手及绝缘牵引机构实现安全精准作业。     

基于欠驱动机构的水下作业机械手仿真研究

建立了机械手的三维模型,对机械手运动学和动力学性能进行了仿真研究,分析了运动部件之间的相对关系,完成了机械手抓取不同目标物时的运动学、动力学仿真;机械手采用液压驱动方式,驱动力大、结构简单;机械手有3个手指,采用4个驱动元件实现对机械手11个自由度的驱动,3个手指之间的相对位置可根据抓取目标物的形状而改变,抓取物体时具有形状自适应能力.     

一种新型欠驱动机械手设计

针对制药厂提出的药盒夹持要求,提出一种新型欠驱动机械手的设计方案。该方案机械手采用气压驱动,并巧妙利用变自由度理论与机构死点理论,利用单个动力源实现对药盒的可靠夹取与提升等动作。在此基础上,通过结构分析与受力计算,完成对机械手的性能分析,并通过实物验证。结果表明,该机械手性能稳定、夹持力大、操控简单、能够满足设计要求。     

一种混合驱动机构的优化综合设计

对混合驱动七杆机构压力机进行了正运动学分析,以此为基础,根据机械式压力机典型的深拉伸工艺曲线,分2步对该混合驱动压力机进行了优化设计,并给出了优化实例.     

基于欠驱动机构的机械手爪的研究

基于欠驱动的概念,通过对欠驱动手指设计原理、运动位置及机构分析,解决了其中关键问题,从而阐述了一种新的欠驱动手指设计理念。     

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。     

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。     

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。     

一种新型欠驱动拟人机械手的设计

设计了一种新型的高欠驱动集成化拟人机械手.仿人假肢手由4个电机驱动15个关节,其中食指和中指由一个电机通过安装在掌部的小型齿轮齿条差动机构驱动,无名指和小指分别由一个电机各通过一个安装在掌部的小型齿轮齿条差动机构驱动,拇指由两个独立电机驱动.手指采用了弹性交叉四连杆机构实现欠驱动控制,该手对于不同的抓取物体具有良好的形状适应性,且在部分手指运动受限的情况下具确理想的力分配特性.实验结果表明,该仿人假肢手可在肌电控制接口的控制下实现仿人灵巧操作.     

残疾人假手的仿人和欠驱动机构研究

根据欠驱动和耦合原理研制出了仿人型残疾人假手,该手结构简单,质量轻,高度集成化,与成年人手的大小相仿,用Matlab软件优化设计了手指各杆件参数,同时进行了运动学分析.该假手对不同物体抓取具有自适应性,能进行力量抓取和精确抓取.     

欠驱动机器人动力学运动规划的动态子空间法及控制

欠驱动机器人的关节空间运动是通过主、被动关节间的动力学耦合实现的,系统运动可能发生动力学耦合奇异,使欠驱动机器人的动态操作性能严重降低。针对一般具有任意多个被动关节的开链欠驱动机器人系统,基于动力学分析提出一种优化控制方法,其核心是在欠驱动机器人的全部耦合运动空间中,根据动力学耦合操作性度量,动态构造有限个覆盖全部耦合运动空间的具有最佳耦合度的子空间,使发生在这些子空间中的耦合运动具有余度驱动的特点,从而实现提高欠驱动机器人的动力学耦合度的优化控制。提出的方法通过平面四连杆机器人进行仿真,仿真结果证明了这种方法是可行的。     

一种新型非完整开链式欠驱动机械手臂设计

依据现有非完整力学原理和非线性控制理论,采用摩擦圆盘运动分解合成机构,设计了一种仅由两个伺服电机控制的多关节欠驱动机械手,这种多关节欠驱动机械手具有可控性。这种设计为研究开发轻型机器人、多指机械手、以及危险环境作业机器人和医疗机器人等方面提供了一个新的思路。