發(fā)布時(shí)間：2020-04-03 13:13

【摘要】：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異,這其中也包括機(jī)器人技術(shù)。機(jī)械手作為機(jī)器人系統(tǒng)的末端執(zhí)行器,近年來成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱門領(lǐng)域。由于被抓取物體的外形、尺寸、材質(zhì)存在很大的不同,機(jī)械手必須具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力和抓取的可靠性。本文設(shè)計(jì)了基于欠驅(qū)動(dòng)原理的機(jī)械手,通過將欠驅(qū)動(dòng)原理運(yùn)用在機(jī)械手上,可以最小的成本、最簡單的控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手抓取物體。此外針對目前機(jī)械手手指布置的位置固定而導(dǎo)致工作范圍受限,增加可轉(zhuǎn)動(dòng)手掌的方式解決這一問題。本欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手具有一個(gè)固定基座指、兩個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)基座指共三個(gè)手指以及一個(gè)手掌基座,通過齒輪組調(diào)整手指相對位置,實(shí)現(xiàn)通過不同抓取方式對各種形狀的物體進(jìn)行抓取。每個(gè)手指具有三個(gè)指節(jié),由一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制。整個(gè)機(jī)械手共有十個(gè)自由度與四個(gè)驅(qū)動(dòng)。圍繞著機(jī)械手的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,對欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)以及靜力學(xué)進(jìn)行理論分析,得到影響機(jī)械手工作性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),為優(yōu)化提供理論依據(jù)。針對導(dǎo)致機(jī)械手抓取不穩(wěn)定的兩種現(xiàn)象進(jìn)行了分析與討論。為避免“彈射”現(xiàn)象,對手指尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(shí)接觸點(diǎn),使用柔性指腹替代剛性指腹,增強(qiáng)了抓取的穩(wěn)定性以及抗干擾能力。接下來,建立三維實(shí)體模型,在ADAMS中進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真,針對結(jié)構(gòu)中的柔性體使用ANSYS與ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真以進(jìn)行振動(dòng)與沖擊測試。通過仿真驗(yàn)證了欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的抓取自適應(yīng)能力與穩(wěn)定性。利用3D打印技術(shù)制作欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手樣機(jī),搭建實(shí)驗(yàn)平臺,測試其抓取性能。為驗(yàn)證實(shí)際工作的自適應(yīng)能力,對生活中常見的物體進(jìn)行各種不同的抓取實(shí)驗(yàn),具有良好的實(shí)際工作效果,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【圖文】：

（e）BN8-601 手[12]圖1.1 國外典型機(jī)械手上世紀(jì)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(jī)械手是擬人手，由一個(gè)手臂、一個(gè)腕掌和五個(gè)手指組成，共計(jì) 14 個(gè)自由度，10 個(gè)驅(qū)動(dòng)。其中腕掌部分兩自由度，無名指、小指以及手掌各具有一個(gè)自由度，其余手指各三個(gè)�？梢宰龊芏嗪唵蔚膭�(dòng)作，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(nèi)典型機(jī)械手北京航空航天大學(xué)機(jī)器人以 Stanford/JPL 機(jī)械手為基礎(chǔ)進(jìn)行二次開發(fā)，分別生產(chǎn)出四款型號的機(jī)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(jié)構(gòu)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(gè)橢圓形的雞蛋�？梢悦黠@的看出，每個(gè)手指有三個(gè)關(guān)節(jié)，也就是 BH-3 具有九個(gè)自由度。它的設(shè)計(jì)理念本身也是為了減少控制的復(fù)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(qū)動(dòng)電機(jī)同樣設(shè)置于手掌內(nèi)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP241

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本文編號：2613414