仿生多指机械手控制策略研究

对机械手仿生基本操作功能和控制策略进行了研究,定义了平动、滚动和旋转的功能模型,分析了利用重力和力平衡实现的多指手操作方法;利用牛顿欧拉公式建立了三关节指的运动学和动力学方程,论述了灵巧控制在生产自动化中的应用前景。     

多指机械手运动学模型的建立

通过对多指机械手的结构分析,建立其运动学模型,对其运动姿态进行了研究,为多指机械手的控制提供了科学的理论依据。     

腿型仿生跳跃机器人运动机理的研究综述

介绍了腿型仿生跳跃机器人研究的意义。主要围绕腿型跳跃机器人运动学和动力学仿生机理，讨论了跑跳动物运动仿生研究的主要问题，简述了跳跃机器人的两种研究方法。     

一种仿生机器鱼尾鳍推进机构的设计

通过对曲柄摇块机构的改进,设计了一种新型的仿生机器鱼尾鳍推进机构。利用Pro/E运动学仿真模块及ANSYS软件,给出了该机构实现直线游动的条件,以及实现转弯运动的3种不同方式及其适用场合。在此基础上,指出了仿生机构实现多种模态的直线游动和转弯动作的控制策略。仿真结果表明:运动过程中机构质心变化范围很小,同时惯性力对动态平衡影响也很小,从而验证了所设计结构的合理性。     

构造仿生关节的 3自由度并联机构运动特性

论述用并联机构构造仿生关节的原理,讨论仿生关节的结构特点,分析生物关节的运动特性及控制特点。采用三自由度具有与生物关节相似机械结构的滑块式并联机构;对采用的并联机构进行结构原理设计。建立机构位置方程,建立基于智能控制的位姿变换矩阵。设计仿生关节机构的结构参数;应用数值解法对机构的结构参数作仿真,并对其结论作分析。     

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。     

并联机构动力学建模及控制策略的研究

在总结并联机构动力学分析目标的基础上,对并联机构的动力学建模方法,包括拉格朗日方法、牛顿-欧拉法、虚功原理、凯恩方程法等进行了比较研究,并对控制策略的研究现状进行了综述。     

假肢用机械手的机构设计与运动学分析

介绍了一种灵巧机械手的设计和控制,这种机械手可以作为多功能的上肢假肢。此机械手包含了“手”和腕的设计。它的手部可以完成4种抓取模式（握、捏、侧握、侧捏）,腕部可以屈曲和旋转。在动作上可以实现腕屈、腕伸、旋前、旋后、握持、张开,以及拇指从一侧开始的侧握和侧张开等8种动作。所有的这些动作仅由4个电机来控制。在尺寸优化的基础上,建立了基于前臂基座食指的运动学模型,并求出了食指运动学的正解逆解。从而为进一步研究机械手的轨迹规划和控制问题,提供了理论依据。     

多指手的操作灵巧性设计

将多指手的设计分解为手指机构的灵巧性设计及手指的合理布位两个子问题。针对子问题一,以手指雅可比矩阵条件数的倒数为位形操作灵巧性指标确定了合理的手指杆长比例及指端的灵巧操作区间。以灵巧操作速度和灵巧操作力为指端操作灵巧性指标,给出了确定手指驱动器功率的算法。对于子问题二,根据操作灵巧性对各指端灵巧操作区间相对位姿关系的要求,给出了手指布位的一般性原则。     

多指灵巧手的最佳灵巧性设计

首先讨论了多指抓持系统中抓持物体的灵巧性 ,指出该系统的灵巧性取决于各手指的性能。然后 ,分析了单个手指 (单个操作器 )的灵巧度 ,通过对手指灵巧性的要求 ,确定手指 (操作器 )的最佳工作区域。最后 ,提出具有最佳灵巧性的多指灵巧手的设计准则 ,并利用两指手、三指手的设计 ,表明了多指手的最佳灵巧性设计     

创伤手指康复外骨骼手系统的设计

在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨骼手能够实时反馈手指关节的角度和力信息,同时保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析,建立了外骨骼手的运动学模型,给出了外骨骼手的运动学和动力学方程。以ARM微处理器为核心,建立了基于SPI总线的外骨骼手控制系统。最后,进行了外骨骼手的运动学和动力学仿真验证及食指弯曲方向康复实验研究。实验结果表明,创伤手指康复外骨骼手系统康复原理和方法正确可行,实验的重复性误差5%,表明外骨骼手系统能够满足创伤手指康复要求。     

仿生机器人体系结构的研究

针对非结构化的、未知的工作环境要求，提出了一种适用于第四代仿生机器人的仿生式体系结构，阐述了仿生控制的思想与原理，实现了代与代之间的反射式行为控制向本能式行为控制的进化和本代内由慎思式行为控制向反射式行为控制的学习升华，弥补了基于慎思式AI和基于反应式AI的两种模型的不足，可使机器人具备良好的主动学习和自适应能力。     

基于鳍条效应的仿生机械手设计

现阶段的机械手常常存在抓取物体单一、自身结构复杂等特点,因而运用场景受到限制.鳍条效应指的是当V形鱼鳍结构侧面受到力时,鱼鳍侧面发生被动变形,且鱼鳍结构尖端指向受力方向的一种现象.该研究基于鳍条效应仿生原理,使用三维建模软件设计了一款柔性仿生机械手,并完成了多种材料的受力分析对比.该机械手利用柔性材料对目标物体进行柔性...     

新型仿生猎豹机器人的机构设计与功能仿真

设计了一款新型仿生猎豹机器人的机械运动结构,该结构设计采用汽油机提供原动力,通过液压系统驱动各个关节运动。并运用D-H齐次坐标变换矩阵建立其腿部关节的运动学方程。Pro/E软件建立猎豹机器人的三维模型。基于ADAMS虚拟样机技术对该仿生猎豹机器人进行了腿部关节的优化仿真设计,以及平面路面行走,奔跑跳跃障碍能力的仿真分析。仿真结果表明该仿生猎豹机器人机构设计合理,运动稳定可靠,具有直线、转弯行走能力和奔跑跳跃障碍能力好的特点。     

机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战

机器人多指灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器,因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力,半个多世纪以来得到持续的研发投入和广泛关注,备受社会各界期待.综述分析了仿人型机器人多指灵巧手的演化过程、研究与开发现状.从仿生结构、驱动、传动、感知、复合/智能材料、建模与控制等方面分析了机器人多指灵巧手的本体复杂性,在部...     

仿生移动机器人并联机构运动学正解的鱼群算法求解

基于改进的人工鱼群算法,提出了并联机构运动学正解的求解方法。构建了仿生移动机器人处于支撑状态的并联机构模型,应用螺旋理论计算了该并联机构的空间机构自由度,构建了仿生移动机器人并联机构的运动学正解模型,利用鱼群算法对正解模型的约束方程组进行设计。对鱼群算法所用数学模型进行了构建,对改进后的人工鱼群行为进行了算法描述。仿真结果表明,该人工鱼群算法具有良好的寻优性能,满足仿生移动机器人并联机构正解模型的求解要求。     

一种新型的空间仿生机械腿的机构设计与研究

调查目前仿生机器人的研究现状,提出一种空间仿生机构和可变形腿运动机构。该机构具有运动灵活、自由度少、适应性强的特点。利用D-H矩阵分析法和直角坐标分析法对该机构的基本运动单元的运动学进行了理论分析,并给出了运动方程。利用SolidWorks三维造型软件进行了机构的三维建模与干涉检查,利用ADAMS软件建立了这种新型的仿生机器人的虚拟样机,进行了基本运动单元的运动学仿真。根据机构的位移矩阵变换原理,进行了轨迹的对比分析,提出可变形腿机构。     

基于ADAMS的仿生机器蟹步行腿运动学和动力学分析

本文根据生物蟹原型设计了一种仿生机器蟹,通过分析其步行腿的关节变量和连杆参数信息,采用D-H方法建立连杆坐标系,并根据齐次坐标变换和拉格朗日方程分别推导出其运动学和动力学方程,从而得到关于连杆的位姿和驱动力矩、角速度、角加速度等规律信息。利用动力学分析软件ADAMS对所建模型进行仿真验证,以分析其运动性能,对进一步研究这种机器人的动态性能、运动控制和机构优化等方面具有重要意义。     

仿生机器蟹步行腿结构设计及运动学、动力学分析

本文介绍了一种采用微型直流伺服电机驱动的仿生机器蟹步行腿设计及其运动学、动力学分析.在对仿生机器蟹运动学特性分析的基础上得出优化结构参数,并应用于实际系统设计.同时利用先进的动力学仿真软件建立了仿生机器蟹三维仿真模型,仿真结果验证了运动学和动力学数学建模的正确性,及结构设计的可行性.     

一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究

提出一种新型的多足仿生机器人的运动机构,该机构具有运动灵活,自由度少的特点.利用D-H矩阵对该机构基本运动单元的运动学进行了理论分析,给出了运动学方程.基于虚拟样机技术对该运动学方程进行了仿真验证,结果表明运动学方程是正确的.建立了这种新型的多足仿生机器人的虚拟样机,并对其进行了虚拟样机的仿真研究.制作出了简易的一对足的实物试验机构.