欠驱动多指机械手优化设计与抓取稳定性分析

针对欠驱动机械手多模式抓取问题,提出了一种手指可拆卸、具有复合抓取功能的欠驱动机械手。为了研究欠驱动手的抓取性能,分别研制了一种弹簧自适应3指节手指机构和一种双四连杆3指节手指机构,两种手指机构均使用四连杆机构的运动原理。手指的性质对欠驱动机械手的抓取稳定性影响很大,对欠驱动机械手单个手指的属性进行分析,分析了关节接触点位置及接触力对抓取稳定性的影响,提出了接触力及力矩平衡的研究分析方法,探讨了影响抓取稳定性的因素。     

基于欠驱动机构的水下作业机械手仿真研究

建立了机械手的三维模型,对机械手运动学和动力学性能进行了仿真研究,分析了运动部件之间的相对关系,完成了机械手抓取不同目标物时的运动学、动力学仿真;机械手采用液压驱动方式,驱动力大、结构简单;机械手有3个手指,采用4个驱动元件实现对机械手11个自由度的驱动,3个手指之间的相对位置可根据抓取目标物的形状而改变,抓取物体时具有形状自适应能力.     

果蔬采摘欠驱动机械手爪设计及其力控制

为了实现果蔬的无损采摘,采用欠驱动原理设计出一种结构更简单、通用性更强的末端执行器。欠驱动机构是指驱动器数目少于机构本身自由度数目的机构,基于欠驱动原理设计的机械手结构简单可靠,抓取物体时具有形状自适应能力,手指可完全包络物体,可以通过最大接触力的闭环力反馈控制来实现无损采摘。基于这一设计思想设计出仅靠一个电动机驱动三个手指的机械手爪,通过理论分析、手爪机构设计与建模、结构参数优化,确定设计尺寸制出机械手爪,设计控制电路结合力反馈控制进行抓取试验。试验结果表明该手爪能实现期望的抓取与最大接触力控制功能,并具有控制简单可靠、抓取稳定、不损伤果实等特点。     

初始抓取角度可调节的仿生变掌机械手设计

变掌机械手在一定程度上解决了固定掌机械手存在的抓取范围有限、抓取模式单一等不足,促进了多指机械手的发展。但现有变掌机械手主要采用单一的变位控制或转位控制进行设计,抓取性能仍存在局限性,无法兼顾尺寸适应性和形状适应性。为了解决上述问题,设计了一种初始抓取角度可调节的仿生变掌机械手,在三维设计软件中进行了机械建模,并详细分析了其结构组成。该仿生变掌机械手具有三条模块化手指支链,通过手指支链的变位控制与转位控制实现机械手初始抓取角度的调节,并对变位控制与转位控制的实现过程进行了分析。最后,构态变换仿真结果表明,所设计的仿生变掌机械手能够通过变位控制和转位控制构成不同的抓取构态,利用二指或三指实现对尺寸、形状各异的物体的包络、握持、捏取等抓取模式,增强了变掌机械手对物体尺寸和形状的适应性。     

一种新型欠驱动三指节手指机构的结构设计及优化

针对当前存在的欠驱动假肢手手指机构拟人特性较差这一缺陷,通过综合耦合型手指在结构上的优势,引入能够使得各手指进行耦合运动的耦合连杆,提出了一种能够实现自适应包络抓取并具有较强拟人特征的新型三指节欠驱动手指结构,从而很好的弥补了欠驱动手在抓取过程中动作僵硬、耦合性差的不足。分析该手指的抓取过程,初步验证了该欠驱动手指完成包络抓取的可行性。根据虚功原理对手指的抓取静力学模型进行分析,得出完成包络抓取时各指节对物体的接触力,基于三指节手指抓取力尽可能均匀分布这一原则,建立手指结构优化的目标函数,利用matlab遗传算法工具箱对手指进行优化设计,得到满足上述原则的欠驱动手指机构的各杆件尺寸及抓取姿态。     

一种新型欠驱动机械手设计

针对制药厂提出的药盒夹持要求,提出一种新型欠驱动机械手的设计方案。该方案机械手采用气压驱动,并巧妙利用变自由度理论与机构死点理论,利用单个动力源实现对药盒的可靠夹取与提升等动作。在此基础上,通过结构分析与受力计算,完成对机械手的性能分析,并通过实物验证。结果表明,该机械手性能稳定、夹持力大、操控简单、能够满足设计要求。     

3-DOF索杆桁架式欠驱动机械手运动控制

索杆桁架式机械手是将绳轮传动系统和平行四边形机构结合而提出的一种新型欠驱动机械手。绳索驱动力同时驱动手指关节耦合运动,而手指关节运动又会直接改变绳拉力在各指节单元的驱动力分布,导致索杆桁架式欠驱动系统具有强非线性和运动耦合特点。针对该问题,利用虚功原理,将绳轮传动系统等效为耦合的关节驱动力矩,并建立3-DOF手指准静态运动学模型。根据手指最大运动空间约束条件,确定关节弹簧配置分布并开展手指准静态运动空间分析。采用拉格朗日方程法建立手指一般动力学方程,并转换为"A-P"型等效动力学模型。在此基础上,开展预变形阶段运动控制研究。通过仿真分析和样机试验验证所提分析方法和运动控制策略的有效性。     

多关节欠驱动机器人手爪包络抓取稳定性分析与仿真

研究了欠驱动手爪包络抓取稳定性.定义了抓取构形,推导了关节数和抓取构形之间的关系,采用抓取构形之间的转移难度作为表征抓取稳定性测度指标,给出了抓取不稳的主要原因以及影响包络抓取稳定性的主要因素.通过仿真对抓取不同形状物体时的稳定性,及影响稳定性的主要因素进行了对比分析和验证.结果表明:理论分析和仿真研究结果是一致的,欠驱动手爪包络抓取时存在多种抓取构形是影响抓取稳定性的直接原因,稳定抓取取决于物体形状和初始的抓取姿态,其中物体凸边的线接触的长度是决定抓取稳定的最重要的因素,物体越是接近圆形稳定性越差,当物体和抓取构形比较吻合时,并且都是以线接触相互作用,抓取稳定性最好.     

多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析

针对机器人末端执行器机械手多功能化的需求,提出了一种多模式抓取欠驱动手.该机械手基于欠驱动理论,解决了传统复合欠驱动手存在的结构复杂、控制元件多、适应能力不强等缺点.介绍了多模式抓取欠驱动机械手的结构组成和运动过程,建立了欠驱动手的数学模型;根据几何关系对机械手进行运动分析与适应性分析,并求得机械手抓取的参数范围;在不...     

基于欠驱动机构的机械手爪的研究

基于欠驱动的概念,通过对欠驱动手指设计原理、运动位置及机构分析,解决了其中关键问题,从而阐述了一种新的欠驱动手指设计理念。     

果蔬采摘欠驱动灵巧机械手的设计

欠驱动机构是指驱动器数目少于机构本身自由度数目的机构。为了实现果蔬的无损采摘,通过理论分析、指端结构设计、传动机构设计和驱动机构设计与建模仿真,设计出一种灵活性高、结构简单的果蔬采摘欠驱动灵巧机械手。该机械手抓取物体时具有形状自适应能力,可完全包络物体实现无损采摘,且体积小、成本低,能够适应农业采摘自动化技术的推广。     

一种四关节可控欠驱动机械手动力学模型的研究

本文所述机械手是一种典型的可控欠驱动机械系统.基于此四关节机械手的运动学方程,结合拉格朗日功能平衡法及非完整系统的恰普雷金(Чаплыгин)方程,建立出四关节欠驱动机械手的动力学模型,结果符合一般非完整机械系统动办学结构模型,为进一步研究非完整欠驱动系统的机械特性奠定了基础.     

一种新型欠驱动拟人机械手的设计

设计了一种新型的高欠驱动集成化拟人机械手.仿人假肢手由4个电机驱动15个关节,其中食指和中指由一个电机通过安装在掌部的小型齿轮齿条差动机构驱动,无名指和小指分别由一个电机各通过一个安装在掌部的小型齿轮齿条差动机构驱动,拇指由两个独立电机驱动.手指采用了弹性交叉四连杆机构实现欠驱动控制,该手对于不同的抓取物体具有良好的形状适应性,且在部分手指运动受限的情况下具确理想的力分配特性.实验结果表明,该仿人假肢手可在肌电控制接口的控制下实现仿人灵巧操作.     

超欠驱动仿生机械手的机构设计与实验研究

利用多自由度差动驱动原理,设计了5自由度差动驱动系统用于驱动手指5个分支的运动.应用欠驱动原理,通过在各关节处设置弹簧,约束各分支关节的运动;同时手指关节之间用片簧连接实现铰链和恢复弹簧的两种功能,构成弹性铰.在对传动机构进行分析的基础上,设计了常开状态的仿生机械手,对仿生机械手进行三维造型和模型制作,并对其进行了抓取等实验研究.研究表明,设计的仿生机械手仅由一个原动力便可驱动手的15个关节差动运动,具有对抓取物体的自适应性.     

一种可调角度和可调压紧力的刮板装置

从结构、工作原理和设计细节方面,介绍一种可调角度和可调压紧力的刮板装置。     

面向酒坛抓取的仿生机械手的结构设计与分析

针对目前坛装酒生产企业中对酒坛的包装、码垛、泥封等工作任务都是由工人独立完成,存在生产效率低、劳动强度大等特点,设计一种基于仿生学原理的仿生机械手代替人工完成对酒坛的抓取并完成相应的生产工作。 首先,基于酒坛的抓取要求,采用模块化的思想进行确定仿生机械手的抓取方案;然后,利用 SolidWorks 软件建立仿生机械手模型,并建立相应的运动学方程;最后,应用MATLAB 软件对机械手整体模型进行运动仿真分析,以验证机械手抓取酒坛的可行性与稳定性。 实验结果表明,机械手的设计合理,满足实际生产需求,为酒坛抓取提供了一种可行的抓取装置。     

基于变胞理论的欠驱动机械手设计

针对机器人末端夹具多功能化的需求,提出了一种新型欠驱动机械手结构。该机械手最大创新点在于其末端指节完全被动包络,提升了抓取稳定性。对其进行抓取姿态分析、稳定性分析,验证方案可行性,并验证不同物体抓取姿态,对控制策略研究提出展望。     

欠驱动多指节机器人手的抓力分析

对欠驱动多指节机器人手的抓力进行了分析,给出了直指和曲指抓取物体时的抓力方程,并对手指抓力作了动态仿真。手指抓力分析为多指节手的机构与力控制设计提供了理论基础。     

基于Pro/E和ADAMS的欠驱动苹果采摘机械手运动学仿真分析

将欠驱动技术应用于农业采摘领域,欠驱动手指作为水果采摘机器人的末端执行器.对手爪的抓取力进行了分析,利用Pro/E完成对苹果采摘机械手的虚拟设计与装配;利用ADAMS对机械手进行运动学、动力学仿真,获得其速度、加速度和接触力的变化情况曲线,仿真结果表明,机械手的设计符合要求,并为实现机械手的控制提供了重要依据.     

高适应性3指变位机械手爪的设计与研究

随着机器人在农业和物流等行业的广泛应用,抓取对象形状和体积呈多样化,对机器人的末端执行器即机械手爪的适应性提出更高要求。针对该问题,文中基于欠驱动的方式设计了一种具有高适应性功能的3指变位机械手爪。首先,建立3指机械手的三维模型,分析其平夹和包络抓取两种抓取模式;其次,对该结构进行力学分析包括弹簧的力学分析和手指的力学分析;最后,进行3指机械手样机加工研制和试验。试验结果表明：该机械手爪能够针对不同的物体实现稳定抓取,适应性高。