具有力-位感知的仿人假手機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、高度仿人化、體積小、重量輕、運動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)控制簡單和操作靈活是多自由度殘疾人假手的發(fā)展趨勢。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目“新一代仿人型殘疾人假手系統(tǒng)及理論的研究”（項目編號：50435040），研制了達(dá)到國際領(lǐng)先水平的HIT-DLR新型仿人假手，并進(jìn)行了手指的運動學(xué)和靜力學(xué)的分析和驗證，位置控制和實驗研究。研制的假手有5個手指，每個手指可以獨立控制，各手指均有力/位感知功能；拇指在1個電機(jī)的驅(qū)動下，能夠沿空間的錐面實現(xiàn)仿人抓握；假手

2、的外形與人手十分相似，尺寸略小于男性成人手，總重約為420g。
　　本文首先綜述國內(nèi)外假手的發(fā)展現(xiàn)狀，分析假手的發(fā)展趨勢，在此基礎(chǔ)上采用了基于耦合傳動原理的設(shè)計方案，以解決假手體積和靈活性之間的矛盾。
　　在實驗室原有假手的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了一系列改進(jìn)設(shè)計。采用連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)手指的耦合；改進(jìn)了各手指尺寸；設(shè)計了四指和拇指的結(jié)構(gòu)，采用平面四桿和空間四桿相結(jié)合的機(jī)構(gòu)設(shè)計了拇指的近指節(jié)，使拇指具有仿人化的空間運動軌跡；同時為了保證抓握不

3、同物體的有效性和穩(wěn)定性，使用ADAMS進(jìn)行了仿真實驗，給出四指和拇指的具體布置位置，設(shè)計了曲面化的手掌，在外觀和運動形式上高度仿人化；并基于集成化的思想設(shè)計假手的本體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)假手的機(jī)構(gòu)、傳感、驅(qū)動和微處理器系統(tǒng)的集成。
　　設(shè)計了基于應(yīng)變測量的、可以互換使用的基關(guān)節(jié)力矩傳感器，對力矩傳感器進(jìn)行了標(biāo)定；設(shè)計了基于巨磁阻效應(yīng)的、非接觸測量的關(guān)節(jié)絕對位置傳感器。
　　進(jìn)行了食指連桿機(jī)構(gòu)和運動學(xué)分析，完成手指耦合四連桿的參數(shù)設(shè)計，