基于Mckibben气动人工肌肉预紧力的研究

气动人工肌肉是气动发展史上的一个新的里程碑,该文基于对Mckibben气动人工肌肉预紧力的研究,并将气动人工肌肉在恒压恒体积状态下视为"气弹簧",通过对气动人工肌肉在有无预紧力状态下的试验曲线进行对比、分析,得出了在预紧力状态下气动人工肌肉具有更大的输出力和更佳的动态特性,为进一步的研究提供了依据.     

新型气动人工肌肉特性测试系统的研究

气动人工肌肉作为一种新型的驱动器,具有一系列其它驱动器无法比拟的优点.为更好地运用气动人工肌肉,需要对其动态特性进行研究.该文提出了一种以低摩擦气缸为加栽的新型气动人工肌肉测试系统.并针对传统气动人工肌肉测试系统的不足之处进行了改进,特别是对于气动人工肌肉的定力测试引入了基于微分跟踪器的前馈PID控制器,并取得了良好的定力控制效果.同时,运用该测试系统对FES-TO气动人工肌肉进行测试并取得了良好的效果.     

气动人工肌肉特性分析的新方法

基于对气动人工肌肉静态特性的分析，提出了将气动人工肌肉视为变截面积气缸的新的分析方法，运用该方法推导出了气动人工肌肉的动力学数学模型。并对气动人工肌肉的充放气过程进行了计算机仿真分析，该分析方法简单方便，为气动人工股肉的深入分析和实现高精度控制建立了基础。     

新型气动人工肌肉特性测试系统的研究

该文通过对传统的气动人工肌肉特性测试系统的分析,提出了一种以交流伺服电机为加载的新型的气动人工肌肉特性测试系统.该测试系统以虚拟仪器为控制界面,提高了自动化程度.用该测试系统分别对两种人工肌肉进行特性测试,将实验曲线与仿真曲线对比,表明该气动人工肌肉特性测试系统能够很好地完成相关的特性测试,并具有通用性.     

基于气动肌肉的多自由度关节的实验研究

该文设计了一根气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统,通过此实验台得到气动人工肌肉的内部气压和其收缩量之间的变化关系.根据实验得到驱动特性,设计了基于气动人工肌肉的机械手关节和控制系统,并通过实验得到了气动人工肌肉的气压和机械手关节转动角度的曲线关系.     

气动人工肌肉驱动关节特性研究

气动人工肌肉是一种具有良好柔性、出力/重量比大的新型气动执行器。该文研究了由一对气动人工肌肉的组成的关节模型，分析了它的静特性，并进行了实验研究。实验结果表明气动肌肉关节具有一些独特的特性。     

自制气动人工肌肉的基本特性研究

气动人工肌肉的基本特性可以用等压特性、等长特性来描述,可通过气动人工肌肉静态特性实验对其特性进行研究.本文设计了气动人工肌肉静态特性实验系统,对自制的气动人工肌肉的特性进行了研究.通过实验表明对气动人工肌肉静态数学模型理论分析的正确性以及自制的气动人工肌肉的实用性,为气动人工肌肉进一步的研究奠定了基础.     

气动肌肉驱动手爪的设计与分析

安全柔顺地抓取物体是机器人手爪的一项重要指标,气动肌肉作为一种类似生物肌肉的柔性驱动器,可以有助于实现这一目标。讨论了基于生物运动机制的仿人两指手爪的结构和工作原理,建立了气动肌肉驱动手指夹持力的理论模型,指出气动肌肉的输入压力是决定手指抓取力与手指张角大小的唯一因素。实验证实了该手爪可有效地抓取多种易碎、柔软的物体。     

气动人工肌肉制作及应用

气动人工肌肉作为一种新型的气动执行元件,在服务型机器人中得到了越来越多的应用。本文对气动人工肌肉所需的制作材料、制作过程、工作原理和特性进行了详细的叙述,最后介绍了用制作的气动人工肌肉驱动机械装置的应用实例。     

气动人工肌肉驱动特性实验研究

该文设计了气动人工肌肉驱动特性实验台的计算机辅助测试系统。此实验系统可以对气动人工肌肉的内部气压，张力及其收缩量进行精确的测量与控制，实验表明此实验台操作简单，实验数据准确。利用该实验台，进行了气动人工肌肉驱动特性的实验，分析了人工肌肉3个参数间的关系。     

三指灵巧手结构设计与动态抓取研究

针对目前多自由度灵巧手存在的结构复杂、体积庞大等问题,设计了一种结构紧凑、质量轻盈的电机直驱式8自由度三指灵巧手.通过微型电机与齿轮减速器配合使用,实现了关节直驱方式,减少了驱动力损耗,手指驱动力得到有效提高.针对灵巧手在动态抓取模式下的不足,通过嵌入式超声波传感器、压力传感器和角度传感器的联合使用,对灵巧手的动态抓取...     

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。     

模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究

针对目前五指灵巧手自由度低、拆装繁琐等问题,设计出一种模块化、易拆装、直驱式11自由度五指灵巧手.通过永磁铁实现手指关节间的快速拆装,每个手指关节至少有±90°转动范围;通过对大拇指转动角度的特殊设计,可实现灵巧手左/右手模式直接切换以及双侧同时抓取.通过3D打印制作了五指灵巧手样机.针对灵巧手多传感器造成控制系统复杂...     

五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand II

基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT II仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案,使手指的体积和质量得到显著减小;采用钢丝耦合传动方案,实现手指末端两个关节的1:1耦合运动;手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成,灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中,将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体,实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5 kg,手指的指尖输出力10 N。     

超声电机驱动五指灵巧手的设计与仿真

设计一个由超声电机驱动的仿人五指灵巧手,由于超声电机的一些优点,使得该五指灵巧手与人手相仿,共有20个独立自由度,重量不足1000 g。为了检验设计方案是否能达到预期的效果,运用ADAMS分析软件对模型进行了运动学和动力学的仿真,仿真结果表明设计方案合理可行。     

A fingertip force sensor for underwater dexterous hand

In order to safely grasp an unknown object and accurately perceive its position in the fingers, a finger-tip force sensor which can detect the force and position simultaneously was developed for the underwater dexterous hand. This paper introduced the finger-tip force sensor model which was built by a cylinder elastic body. The principle of force measuring was analyzed theoretically, which proved the reasonableness of the structure and the equation was inferred for measuring force. Because of nonlinear and coupling, a feedforward artificial neural network was employed to calibrate the sensor utilizing the data which were obtained from the tests. The characteristic tests of the sensor showed the maximum error was below 6% in force measurements and the maximum position error was Φ1.6 mm. Then, the application experiments were carried out and the results showed the finger system can track the expectation of force trajectory, which indicated measurement accuracy of the sensor met the demands of research on the underwater dexterous hand. What’s more, the sensor structure can compensate the effect of water pressure. So the sensor can be integrated into the finger of the underwater manipulator and used under the water.     

Mechanical design,modeling, and identification for a novel antagonistic variable stiffness dexterous finger

This study traces the development of dexterous hand research and proposes a novel antagonistic variable stiffness dexterous finger mechanism to improve the safety of dexterous hand in unpredictable environments, such as unstructured or man-made operational errors through comprehensive consideration of cost, accuracy, manufacturing, and application. Based on the concept of mechanical passive compliance, which is widely implemented in robots for interactions, a finger is dedicated to improving mechanical robustness. The finger mechanism not only achieves passive compliance against physical impacts, but also implements the variable stiffness actuator principle in a compact finger without adding supererogatory actuators. It achieves finger stiffness adjustability according to the biologically inspired stiffness variation principle of discarding some mobilities to adjust stiffness. The mechanical design of the finger and its stiffness adjusting methods are elaborated. The stiffness characteristics of the finger joint and the actuation unit are analyzed. Experimental results of the finger joint stiffness identification and finger impact tests under different finger stiffness presets are provided to verify the validity of the model. Fingers have been experimentally proven to be robust against physical impacts. Moreover, the experimental part verifies that fingers have good power, grasping, and manipulation performance.     

重载锻造操作机夹持力研究

对重载锻造操作机夹持力计算的重要性和困难性进行分析,指出钳口表面有别于一般意义上的机械手夹持面。并将夹持装置钳口与锻件接触面之间简化为钳口凸齿与锻件挤压槽的作用,提出一种夹持力计算的思路。根据使用工况,将钳口工作分为夹紧状态和夹持状态,阐述两种状态的工作特点和作用,建立工件夹持状态下的受力模型,计算夹持状态下钳口在水平和垂直两个位置时的夹持力。用放大系数修正后的夹持力确定钳杆夹紧液压缸输出力,实现夹紧状态时钳口与工件之间形成充分的凹凸齿作用,以保证钳口夹持状态时能够输出最大夹持力矩。结合钳口与工件接触表面的结构特点和作用,提出钳口凸齿设计的思路和原则。实例计算和虚拟样机仿真证明计算结果有效。     

一种基于FPGA的力反馈数据手套

为了实现对机器人灵巧手的遥操作控制,并将灵巧手与外界的相互作用力反馈给操作者,以获得真实的临场感,设计出一种新型的力反馈数据手套.对数据手套的基于人机工程的模块化的外骨骼机械结构进行了介绍,另外,重点对融合光、电、磁、力的多传感器系统,以及基于FPGA的底层实时控制系统进行了详细阐述.     

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。