五指仿人靈巧手的結構設計及其控制的研究.pdf

1、靈巧手是仿人機器人系統(tǒng)的重要組成部分，影響著整個機器人系統(tǒng)的靈巧化、智能化水平。隨著人類對空間等未知領域的探索，應用的廣泛性和作業(yè)條件的復雜性對機器人靈巧手提出了更高的要求。研制智能化、靈巧化、穩(wěn)定可靠的機器人靈巧手成為機器人領域重要的研究課題。本課題來源于國家科技部（863計劃）先進制造技術領域“新一代五指仿人靈巧手及其協(xié)調控制的研究”。本課題結合機械、驅動、傳感等領域的先進技術研制了HIT/DLR-II型五指仿人靈巧手，包括手指和手

2、掌的本體結構設計、單指控制和多指抓取規(guī)劃的研究。
　　新一代HIT/DLR-II型仿人靈巧手具有高度集成化、模塊化、高可靠性、易于維護以及具有可重構的手掌結構等特點。HIT/DLR-II靈巧手由五個模塊化的手指組成，每個模塊化的手指具有三個自由度、四個關節(jié)。由于采用微型的盤式電機、諧波減速器及合理的結構布置，該靈巧手的外形尺寸相對于上一代靈巧手得到了極大的改善。此外，新一代靈巧手還具有一個可重構化的手掌結構，包括五指的空間布置和內

3、斂/外收的拇指結構?？梢酝ㄟ^配置拇指的不同位置來滿足不同的抓取要求。
　　單指控制是多指控制的基礎層和執(zhí)行層。本文基于靈巧手的手指結構，分析了靈巧手的手指運動學、動力學和手掌運動學，為實現(xiàn)靈巧手控制做準備。手指控制分為自由空間的位置控制和約束空間的柔順控制，本文實現(xiàn)了HIT/DLR-II靈巧手關節(jié)空間的位置控制、指尖笛卡爾空間的位置控制和基于位置的阻抗控制。
　　抓取規(guī)劃是實現(xiàn)HIT/DLR-II靈巧手抓取操作的前提。傳統(tǒng)的