含弧形自由度仿人靈巧手掌的研究.pdf

1、仿人多指靈巧手可以抓持不同形狀、不同材質(zhì)的物體，可以對物體進(jìn)行任意的精細(xì)操作，感知外部環(huán)境信息，可以在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的任務(wù)，因此，國內(nèi)外對仿人靈巧手的研制都很重視，仿人靈巧手的研究取得了很多重要的成果。但是，手掌在手部動(dòng)作中的作用還沒有引起大家的重視，本文研究的“含弧形自由度仿人靈巧手掌”對提高仿人靈巧手通用性、靈活性和抓持物體的適應(yīng)性，有著重要的作用。 機(jī)械系統(tǒng)是仿人靈巧手手掌的重要組成部分。本文提出了一種人手掌的簡

2、化模型，根據(jù)該模型，設(shè)計(jì)了仿人靈巧手掌的機(jī)構(gòu)，使得只作為仿人靈巧手手指及其控制部件安裝機(jī)架的手掌形成弧形自由度參加手部動(dòng)作，通過MATLAB軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真，機(jī)構(gòu)完全符合靈巧手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)手掌的運(yùn)動(dòng)要求。在此基礎(chǔ)上，研究了仿人靈巧手掌連桿系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。 仿人靈巧手手掌有兩個(gè)自由度，為拇指腕骨基關(guān)節(jié)自由度和手掌弧形自由度，分別由兩個(gè)無刷直流電機(jī)(BLCDM)驅(qū)動(dòng)，采用DSP56F805芯片控制兩個(gè)BLCDM，本文控制系統(tǒng)電

3、路和軟件系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)劃。同時(shí)，還建立了BLCDM的數(shù)學(xué)模型，為仿人靈巧手掌的位置控制提供了前提。本文還針對仿人靈巧手掌的力矩控制設(shè)計(jì)了力矩傳感器。 機(jī)器人的位置控制適用于機(jī)器人執(zhí)行器沿自由空間某個(gè)軌跡運(yùn)動(dòng)的情況，但是一旦執(zhí)行器與外部環(huán)境物體接觸時(shí)，僅僅考慮執(zhí)行器的位置控制是不能滿足對操作任務(wù)的要求的，這就要求機(jī)器人控制系統(tǒng)必須有力矩控制功能。本文采用了積分分離PID算法設(shè)計(jì)了仿人靈巧手掌腕骨關(guān)節(jié)的控制系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)在自由空間