發(fā)布時間：2020-04-03 13:13

【摘要】：科學技術的發(fā)展日新月異,這其中也包括機器人技術。機械手作為機器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器,近年來成為國內外學者研究的熱門領域。由于被抓取物體的外形、尺寸、材質存在很大的不同,機械手必須具有很強的自適應能力和抓取的可靠性。本文設計了基于欠驅動原理的機械手,通過將欠驅動原理運用在機械手上,可以最小的成本、最簡單的控制來實現(xiàn)機械手抓取物體。此外針對目前機械手手指布置的位置固定而導致工作范圍受限,增加可轉動手掌的方式解決這一問題。本欠驅動機械手具有一個固定基座指、兩個可轉動基座指共三個手指以及一個手掌基座,通過齒輪組調整手指相對位置,實現(xiàn)通過不同抓取方式對各種形狀的物體進行抓取。每個手指具有三個指節(jié),由一個驅動控制。整個機械手共有十個自由度與四個驅動。圍繞著機械手的設計與應用,對欠驅動機械手運動學以及靜力學進行理論分析,得到影響機械手工作性能的關鍵結構參數(shù),為優(yōu)化提供理論依據(jù)。針對導致機械手抓取不穩(wěn)定的兩種現(xiàn)象進行了分析與討論。為避免“彈射”現(xiàn)象,對手指尺寸進行優(yōu)化設計。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中進行了運動學和動力學仿真,針對結構中的柔性體使用ANSYS與ADAMS進行聯(lián)合仿真以進行振動與沖擊測試。通過仿真驗證了欠驅動機械手的抓取自適應能力與穩(wěn)定性。利用3D打印技術制作欠驅動機械手樣機,搭建實驗平臺,測試其抓取性能。為驗證實際工作的自適應能力,對生活中常見的物體進行各種不同的抓取實驗,具有良好的實際工作效果,達到設計目標。
【圖文】：

（e）BN8-601 手[12]圖1.1 國外典型機械手上世紀末，，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�，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 國內典型機械手北京航空航天大學機器人以 Stanford/JPL 機械手為基礎進行二次開發(fā)，分別生產(chǎn)出四款型號的機械手，編號從 BH-1 到 BH-4，然而這些型號的產(chǎn)品沒有手掌結構作為支撐。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，每個手指有三個關節(jié)，也就是 BH-3 具有九個自由度。它的設計理念本身也是為了減少控制的復雜度，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。驅動電機同樣設置于手掌內
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP241

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