發(fā)布時間：2020-04-03 13:13

【摘要】：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,這其中也包括機(jī)器人技術(shù)。機(jī)械手作為機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器,近年來成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門領(lǐng)域。由于被抓取物體的外形、尺寸、材質(zhì)存在很大的不同,機(jī)械手必須具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力和抓取的可靠性。本文設(shè)計了基于欠驅(qū)動原理的機(jī)械手,通過將欠驅(qū)動原理運用在機(jī)械手上,可以最小的成本、最簡單的控制來實現(xiàn)機(jī)械手抓取物體。此外針對目前機(jī)械手手指布置的位置固定而導(dǎo)致工作范圍受限,增加可轉(zhuǎn)動手掌的方式解決這一問題。本欠驅(qū)動機(jī)械手具有一個固定基座指、兩個可轉(zhuǎn)動基座指共三個手指以及一個手掌基座,通過齒輪組調(diào)整手指相對位置,實現(xiàn)通過不同抓取方式對各種形狀的物體進(jìn)行抓取。每個手指具有三個指節(jié),由一個驅(qū)動控制。整個機(jī)械手共有十個自由度與四個驅(qū)動。圍繞著機(jī)械手的設(shè)計與應(yīng)用,對欠驅(qū)動機(jī)械手運動學(xué)以及靜力學(xué)進(jìn)行理論分析,得到影響機(jī)械手工作性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),為優(yōu)化提供理論依據(jù)。針對導(dǎo)致機(jī)械手抓取不穩(wěn)定的兩種現(xiàn)象進(jìn)行了分析與討論。為避免“彈射”現(xiàn)象,對手指尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。為避免局部自由度造成的抓取不穩(wěn)定,從手指接觸方式出發(fā),增加抓取時接觸點,使用柔性指腹替代剛性指腹,增強(qiáng)了抓取的穩(wěn)定性以及抗干擾能力。接下來,建立三維實體模型,在ADAMS中進(jìn)行了運動學(xué)和動力學(xué)仿真,針對結(jié)構(gòu)中的柔性體使用ANSYS與ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真以進(jìn)行振動與沖擊測試。通過仿真驗證了欠驅(qū)動機(jī)械手的抓取自適應(yīng)能力與穩(wěn)定性。利用3D打印技術(shù)制作欠驅(qū)動機(jī)械手樣機(jī),搭建實驗平臺,測試其抓取性能。為驗證實際工作的自適應(yīng)能力,對生活中常見的物體進(jìn)行各種不同的抓取實驗,具有良好的實際工作效果,達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。
【圖文】：

（e）BN8-601 手[12]圖1.1 國外典型機(jī)械手上世紀(jì)末，，以美國航空航天局為主開發(fā)出一款專門用于國際空間站的 NASA 靈巧手，如圖 1.1（b）所示。該機(jī)械手是擬人手，由一個手臂、一個腕掌和五個手指組成，共計 14 個自由度，10 個驅(qū)動。其中腕掌部分兩自由度，無名指、小指以及手掌各具有一個自由度，其余手指各三個�？梢宰龊芏嗪唵蔚膭幼鳎�比如拿常用工具。它在外形、功能上酷似人類的手

（c）TH-1 手[16]圖1.2 國內(nèi)典型機(jī)械手北京航空航天大學(xué)機(jī)器人以 Stanford/JPL 機(jī)械手為基礎(chǔ)進(jìn)行二次開發(fā)，分別生產(chǎn)出四款型號的機(jī)械手，編號從 BH-1 到 BH-4，然而這些型號的產(chǎn)品沒有手掌結(jié)構(gòu)作為支撐。如圖 1.2（b）所示，是 BH-3 型號，三根手指舉起了一個橢圓形的雞蛋�？梢悦黠@的看出，每個手指有三個關(guān)節(jié)，也就是 BH-3 具有九個自由度。它的設(shè)計理念本身也是為了減少控制的復(fù)雜度，并且能夠通過改變外形尺寸的大小使得其更加具備人類手的特征。驅(qū)動電機(jī)同樣設(shè)置于手掌內(nèi)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP241

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張波;陳丹惠;陳儉;;雙臂機(jī)器人多功能欠驅(qū)動手爪的研制[J];產(chǎn)業(yè)與科技論壇;2017年01期

2 袁晨旺;陳革;章文俊;;欠驅(qū)動彈復(fù)性機(jī)器人的設(shè)計分析[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2017年03期

3 張習(xí)燁;唐新星;張楠;倪濤;;欠驅(qū)動五指靈巧手及控制系統(tǒng)設(shè)計[J];機(jī)床與液壓;2014年15期

4 董云云;劉治品;張?zhí)m蘭;于征華;;欠驅(qū)動機(jī)器人控制策略綜述[J];傳感器世界;2012年12期

5 李香山;任海川;;欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動學(xué)分析及應(yīng)用研究[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2010年02期

6 陳煒;余躍慶;張緒平;;欠驅(qū)動機(jī)器人可控性研究方法綜述[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2006年03期

7 陳煒,余躍慶,張緒平;欠驅(qū)動機(jī)器人研究綜述[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2005年04期

8 姚淵;姚道金;肖曉暉;王楊;;面向非連續(xù)性地面的雙足欠驅(qū)動步行穩(wěn)定控制[J];機(jī)器人;2017年05期

9 張佳為;許諾;伍少雄;;欠驅(qū)動航天器飛輪控制方法[J];宇航學(xué)報;2016年05期

10 王曉飛;張葆華;褚德英;張靖倫;;基于解析模型預(yù)測控制的欠驅(qū)動船舶路徑跟蹤控制器設(shè)計[J];船海工程;2012年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張智煥;沈萌紅;;欠驅(qū)動兩足機(jī)器人的運動規(guī)劃綜述[A];全國先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第九屆制造業(yè)自動化與信息化技術(shù)研討會論文集[C];2010年

2 侯增廣;潭民;韓京清;;欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制的一種非光滑設(shè)計方法[A];第十九屆中國控制會議論文集（二）[C];2000年

3 劉展雷;馬保離;;基于觀測器的欠驅(qū)動船舶的輸出反饋鎮(zhèn)定[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

4 閆玉龍;岳寶增;;欠驅(qū)動航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性控制[A];第十五屆北方七省市區(qū)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2014年

5 劉慶波;余躍慶;蘇麗穎;;一種欠驅(qū)動機(jī)器人最優(yōu)避障運動規(guī)劃新方法[A];2007'儀表，自動化及先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集（二）[C];2007年

6 羅亦彪;賴旭芝;吳敏;;平面欠驅(qū)動機(jī)器人Acrobot的位置控制策略[A];中國自動化學(xué)會控制理論專業(yè)委員會A卷[C];2011年

7 于洋;景卜卜;楊廣元;原晨康;侯效東;;欠驅(qū)動機(jī)械手爪設(shè)計與仿真分析[A];2019中國仿真技術(shù)應(yīng)用大會暨創(chuàng)新設(shè)計北京峰會論文集[C];2019年

8 易中貴;戈新生;;欠驅(qū)動航天器的間接Legendre偽譜法姿態(tài)運動跟蹤[A];第十屆全國多體動力學(xué)與控制暨第五屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2017年

9 程金;易建強(qiáng);王中華;董云云;;欠驅(qū)動船舶動態(tài)定位問題的一種非連續(xù)控制方法[A];第二十七屆中國控制會議論文集[C];2008年

10 蘇朋;戈新生;;欠驅(qū)動陀螺擺的搖起和平衡控制研究[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 記者 陳姝;穿上這副外骨骼 輕松負(fù)重20公斤[N];深圳商報;2017年

2 記者 劉辛味;張文增:人才魔術(shù)師的變“手”之路[N];北京科技報;2018年

3 記者 汪永安;169項成果獲省科技獎[N];安徽日報;2015年

4 記者 汪永安;國內(nèi)首臺“老人服務(wù)機(jī)器人”問世[N];安徽日報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫志堅;欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤與編隊控制算法研究[D];上海交通大學(xué);2018年

2 蘇衍宇;欠驅(qū)動機(jī)械手及其抓取方法的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 姜宇;欠驅(qū)動質(zhì)量矩飛行器的控制設(shè)計方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

4 于瑞亭;欠驅(qū)動水面船舶的全局鎮(zhèn)定控制方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

5 劉楊;欠驅(qū)動水面船舶的非線性自適應(yīng)控制研究[D];大連海事大學(xué);2010年

6 畢鳳陽;欠驅(qū)動自主水下航行器的非線性魯棒控制策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 王巖;欠驅(qū)動船舶運動的非線性魯棒控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 劉成軍;雙足機(jī)器人欠驅(qū)動動態(tài)步行仿人運動控制研究[D];重慶大學(xué);2011年

9 孟威;欠驅(qū)動水面船舶運動的非線性控制研究[D];大連海事大學(xué);2012年

10 夏德銀;一類欠驅(qū)動機(jī)械系統(tǒng)的起擺控制方法研究[D];東北大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 汪欣;可重構(gòu)多指靈巧手設(shè)計與抓取控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 葛震浩;三指欠驅(qū)動機(jī)械手的研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

3 欒鑄;通用型欠驅(qū)動機(jī)械手設(shè)計及其控制研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

4 胡建章;水面無人艇集群及其控制方法研究[D];華中科技大學(xué);2019年

5 王遵富;基于手部抓取行為分析的柔性機(jī)械手指設(shè)計研究[D];華南理工大學(xué);2019年

6 劉洋;基于繩—滑輪機(jī)構(gòu)的欠驅(qū)動下肢外骨骼研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

7 周亮;高效節(jié)能欠驅(qū)動雙足仿生步行機(jī)研究[D];吉林大學(xué);2018年

8 蘭天一;一種欠驅(qū)動機(jī)器人手的設(shè)計、仿真及樣機(jī)研制[D];中央民族大學(xué);2018年

9 林群馥;欠驅(qū)動水面測量船全局航跡跟蹤控制的研究與實現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2018年

10 魏聰;海流擾動下欠驅(qū)動水下機(jī)器人三維軌跡跟蹤研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2014年

本文編號：2613414