三指靈巧手機械系統(tǒng)設計與抓取運動學研究.pdf

1、機器人技術日益成熟，已經(jīng)在各行各業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用。為了深化和拓展機器人的應用，讓機器人擁有如同人類雙手一般的末端執(zhí)行器，學者們一直致力于多自由度多指靈巧手的研究。然而，目前問世的靈巧手大多以實現(xiàn)高靈巧性為目標，自由度和關節(jié)數(shù)多，結構復雜，控制繁瑣，且成本高昂，難以廣泛應用于實際。
　　為解決多指靈巧手過度復雜的難題，本文提出并設計了一種4自由度、8關節(jié)三指靈巧手結構方案，借助力矩轉換器實現(xiàn)各手指內、外兩關節(jié)的邏輯運動以及對物體

2、單指節(jié)或兩指節(jié)接觸的夾持，通過三指相對位置的調整可實現(xiàn)對回轉類、多面體類以及復雜曲面形狀物體的可靠抓取。本文所述三指靈巧手在功能性上比簡單夾持器強大，在實用性上比多自由度靈巧手優(yōu)越，對促進靈巧手早日投入實際應用具有重大意義。
　　首先，設計了三指靈巧手的機械系統(tǒng)，包括驅動方式的選擇、傳動系統(tǒng)的設計、結構本體的設計等。運用Solidworks構建了三指靈巧手的三維模型，用AutoCAD繪制了靈巧手的裝配圖及各零件的工程圖。其次，分別

3、對單個手指和整體靈巧手進行了運動學分析，建立了運動學正、逆解算法和雅可比矩陣，并運用MATLAB和ADAMS分別進行了數(shù)值計算和仿真分析。再次，結合靈巧手的結構特點，對三指靈巧手的抓取作業(yè)模式進行了分析與評價，研究了靈巧手典型的抓取模式，建立了靈巧手抓取物體時系統(tǒng)的運動學數(shù)學模型，探討了評價抓取質量優(yōu)劣的定量指標，并通過抓取作業(yè)實例計算，驗證了本文有關算法的正確性，以及抓取質量評價指標的應用。最后，以基于遙操作的靈巧手作為研究對象，建立