仿人柔性機械手說明書

畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕\*ROMAN\*ROMANIV摘要題主要爭論內容如下：其次章靈活機械手總體方案設計。先后介紹了靈活機械手總體方案的初步設計，靈活〔零部件〕的分析和設計。為了提高機械手的運動速度和掌握精度，要求機械手的傳動機構具有構造緊湊、體積小、重量輕、無間隙和響應快的特點。第五章總結和提高。本章是對全文的總結，在總結的根底上進一步的指出了本課題爭論存在的問題，及靈活機械手爭論進展方向等。關鍵詞：仿人柔性機械手工作原理 機構設計自由度DesignofHumanoidFlexibleManipulatorAbstractTheflexiblemanipulatoristhehotissuethattherobotrealmdiscussesinrecentyearsandManyresearchinstitutionshaveconductedresearchontherobot.Thisessaydiscussedthesportsystemofflexiblemanipulator,includemechanism,transmissionanddrive,thistopicmainlystudiedthecontentsasfollows:Chapter1Outline.Introducethesubjectofthesourceofthetopicathomeandabroadaswellastheworkwhichwillbeaccomplished.Chapter2Overallprogramdesign.Introducethepreliminarydesignofthedexterousmanipulatoroftheoverallprogram,designsteps,thecalculationofthemainparameters,thekeystructuraldesign,mechanicaltransmission,andelectric-drivendesign.Chapter3Theplanofthetwodesignimprovement.DiscussesthestructreandtransmissiondesignChapter4Analysisanddesignofkeystructures(parts).Inordertoimprovetherobot”smovementspeedandcontrolaccuracy,therobotdrivemechanismhasacompactstructure,smallsize,lightweight,seamlessandfastresponse.Chapter5Summarizeandimprove.Thischapterisasummaryofthefulltext,andfurtherpointedouttheproblemsinthisresearch,andDexterousManipulatordirectionofdevelopmentonthebasisofsummingup.Keywords:Flexiblemanipulator;Workingprinciple;Mechanicaldesign;Freedomdegree名目\l“_TOC_250010“引言 1\l“_TOC_250009“課題來源 1\l“_TOC_250008“國內外現(xiàn)狀 2關鍵技術 4小而強的驅動 5豐富的感覺 5聰明的大腦 6\l“_TOC_250007“靈活機械手方案設計 7\l“_TOC_250006“靈活手設計的根本原則 7手型的選擇 7自由度的選擇 7驅動器的選擇 7\l“_TOC_250005“總體方案的比較 8\l“_TOC_250004“方案二的改進設計綜述 10\l“_TOC_250003“手指機構的傳動方案設計 10FRJ-11靈活手的整體構造設計 11關節(jié)的構造設計 11手指關節(jié)間連接機構的設計 13手掌的構造設計與制作 13關鍵構造〔零部件〕設計與分析 15手指機構設計 15拇指機構運動學分析 184關節(jié)手指機構〔食指，中指〕運動學分析 19傳動與構造設計 21驅動設計 24結論與展望 255.1結論 255.2將來展望 25\l“_TOC_250002“結語 27\l“_TOC_250001“參考文獻 28\l“_TOC_250000“致謝 29畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕10引言手指都相當于一個獨立的、具有多自由度的微型機器人,這樣通過協(xié)調各個手指間的相互增加,另外,由于操作上的要求,仿人形靈活手本身的體積有比較嚴格的要求,所以設計一種高性能且緊湊的掌握系統(tǒng)對多指靈活手的起著至關重要的作用。本論文依據(jù)人手抓取物體的仿生學原理所設計機器人手爪為3指手爪，其中一個為拇3個手指共有11個自由度。其中拇指有3個自由度，其余兩根手指分別相當于食指和中指，它們構造一樣，都具有4個自由度。每個關節(jié)分別承受一個電機進展驅動。本文在完成了對機械手構造設計的同時，還對各手指進展了運動學分析，以便于對機械手實現(xiàn)掌握。趕上甚至超過世界先進水平。課題來源自40多年前，第一臺計算機掌握的機械臂消滅之日起，人類將機械的概念延長到了一個的領域——機器人。在制造領域，可以看到眾多機械臂在替代人們執(zhí)行各種操作任務，如噴漆，焊接，搬運，裝配等。然而還有很多操作任務單靠機械臂的運動無法完成，例如太空，水下，核輻射等環(huán)境下的試驗，維護。排險等簡單任務。于是像人手一樣的機械手成為期盼的目標。然而人類能否造出如此靈活的機械手呢？在機械技術領域爭論人員始終在探究解答這一問題的技術途徑。經過十幾年的爭論，世界一些大學和爭論機構開發(fā)出多種機械靈活手樣機。它們日益顯示出在危急和有害環(huán)境下代替人類執(zhí)行簡單操作任務的可能性。像人一樣，機器人需要用它的手與環(huán)境發(fā)生作用。機器人進展初期，面對的需求首先是制造領域，早期的工業(yè)機器人主要執(zhí)行上下料的簡潔任務，功能單一的兩指夾持器就能滿足任務需要。隨著技術的進步，工業(yè)機器人開頭向更多的應用領域進展，上百種玻璃到布料，從大型金屬熱軋件到微小的電子器件。盡管如此，末端執(zhí)行器仍舊是制約機機。化的實現(xiàn)，信息化的到來，我們開頭進入學問經濟的時代。創(chuàng)是這個時力。文化的創(chuàng)、觀念的創(chuàng)、科技的創(chuàng)、體制的創(chuàng)轉變著我們的今日，并們的明天。舊文化、舊思想的撞擊、競爭，不同學科、不同技術的穿插、滲迸發(fā)出的精神火花，產生的覺察、制造和物質力氣。機械手技術就是在這樣環(huán)境中誕生和進展的?？萍紕?chuàng)帶給社會與人類的利益遠遠超過它的危急。人假設，其生活和工作力量將極大降低。傳統(tǒng)機器人多限于制造領域，一個重要緣由在簡單環(huán)境和對象的操作力量。爭論和開發(fā)類似人手的智能靈活手，對于機器人技廣泛的領域獲得應用將會產生重要作用。機器人的進展史已經證明白這一點。機用領域不斷擴大，從工業(yè)走向農業(yè)、效勞業(yè)；從產業(yè)走進醫(yī)院、家庭；從陸地潛入水下、飛往空間； 機器人展現(xiàn)出它們的力量與魅力，同時也表示了它們與人的友好與合作。20世紀自動化領域的重大成就，機器人已經和人類社會的生產、生活密不行分。世間萬物，人力是第一資源，這是任何其它物質不能替代的。盡管人類社會本身還存在著不文明、不公平的象其它很多科學技術的制造覺察一樣，機器人也應當成為人類的好助手、好朋友。中國的21世紀，科學技術的燈塔指引著更加奇特的明天。的了解，熬煉自己探究和創(chuàng)的力量，樹立為祖國科學技術的進展而奮斗的信念。國內外現(xiàn)狀2070年月至今，消滅了多種靈活手樣機。從2070年月開頭，伴隨著計算機掌握技術的進展，消滅了模擬人手構造的多指手。例如Okada手承受3個手指分別仿照11個自由度，承受直流電動機驅動。20世紀70年開發(fā)的多指手，在運動方面一考慮手指機構自由度為主，沒有明顯的手2080年月初，美國斯坦福大學的學者Salisbury以靈活性為焦點，探究了靈活手33個自由度。20世紀80Utah大學生物醫(yī)學設計中心和麻省理工人工智能試驗室聯(lián)44個自由度，整手16個自由度，是當時自由度最多的仿人機械手。2090年月，美國國家航空宇航局和德國宇航中心器人系統(tǒng)，相繼開發(fā)出功能更強的靈活手。NASA的噴氣推動試驗室首先開發(fā)了4指靈活Johnson空間中心又開發(fā)了RobonautDLR的機器人爭論中心也先后開發(fā)出了4指靈活手。1997〔humanoidP3，QrioGifu大學一人2023516GifuⅡ手。1987年開頭，北京航空航天大學機器人爭論所持續(xù)開展了機器人靈活手的理論與4BH-139自由度靈活手，承受鋼絲繩3個手指的配置，設計成擬人手；BH-3型BH-4416自由度靈活手，承受齒輪傳動，電動機集成于手指和手掌，帶關節(jié)位置傳感器。1-1爭論者〔時間〕RichWalker等〔2023年〕

表1-1靈活手樣機手名稱 指數(shù)自由度驅動類型 傳感器種類Shadow Hand 5 24 人工肌肉肌肉壓力、關節(jié)位置、分布式觸覺力傳感器Lotti等UBH3520電動機〔2023年〕節(jié)位置傳感器等年〕GifuHandⅡ516電動機電動機位置、6維指尖Butterfass等DLR-HandⅡ413電動機電動機位置、關節(jié)位〔2023年〕置、關節(jié)力矩、6維指尖力傳感器Schulz，S.等UltralightHand510人工肌肉〔2023年〕LovchikRobonautHand514電動機電動機位置、關節(jié)位〔1999年〕A.Caffaz等〔1998年〕DISTHand416電動機電動機位置、關節(jié)位JacobsenUtah/MITHand416氣缸電動機位置、關節(jié)位〔1984年〕Salisbury〔1983年〕Stanford/JPLHand39電動機1.3關鍵技術,等都對機器人技術提出了更高的要求,而傳統(tǒng)的工業(yè)機器人末端夾持器有一些缺點,如敏捷性差,感知力量低下,力的掌握精度不高等。近二十幾年來,多指靈活手的爭論工作得到了快速的進展,并漸漸成為一個特地的爭論領域。主要完成了運動子系統(tǒng)的設計，即構造和傳動的設計。33個關鍵技術需要解決。小而強的驅動靈活手需要小而輕的驅動器，常見類型為電動機。目前所見的靈活手最多有24個自由度。自由度越多，設計難度越大。難題之一是如何安置眾多驅動器，使得靈活手的尺寸接近人手?，F(xiàn)在的微型電動機體積過大，無法在尺寸和力矩指標上同時滿足要求。假設將電動10-30N。假設要獲得更大的力，電動機只能安裝在手外，如放于小臂內，用柔繩傳遞運動和力。這正是現(xiàn)在很多靈活手樣機承受的傳動方式。假設要取代簡單的柔繩傳動系統(tǒng)，則需要尺寸小、力矩大的微型電動機。人工肌肉是近消滅的另一種驅動方式，不過尺寸浩大仍舊是一個未解決的問題。豐富的感覺感器用于關節(jié)角位置測量的實例。從人的閱歷可以直接觀看到觸覺與手的靈活性關系親熱。你假設有過手指凍僵的經受，就會體驗到沒有足夠的觸覺信息，人手會變得笨拙。觸覺傳感器分為兩類：力傳感器和接觸1維力和力矩傳感器。也有簡單一點的3維力傳感器測指端接觸力大小和方向。再簡單一些，可以用6維力/力矩傳感器測量接觸力的位置、大小和方向。力傳感器響應快、性能比較穩(wěn)定，但只能測量合力，無法識別接觸點的數(shù)量和分布。后者靠接觸傳感器測量。這類傳感器通常由多個觸點組成陣列，用來測量接觸區(qū)域和觸點的壓力，從而可以獲得接觸點的位置、接觸區(qū)域的外形和力信息。由此，還可以進一步獲得摩擦信息，以便推斷是否發(fā)生滑動。盡管靈活手樣機的開發(fā)承受了多種觸覺傳感器，但到底使用哪種觸覺傳感器或幾種結合更好，還沒有明確答案。另外，接觸傳感器在區(qū)分率、信號處理、走線，以及制作和價格等方面離應用還有距離。加的。在運動學構造上越來越接近人手，但由于觸覺傳感功能滯后，限制了機械功能的發(fā)揮。聰明的大腦就像人假設“手巧”必需“心靈”一樣。即機器人有自己的大腦。變得直觀而簡便。因此，主從掌握比較適合于仿人手。自主掌握系統(tǒng)的難題是如何使機器人有一個聰明的大腦。機器人要能夠知道物體在何處、物體的外形如何，并能夠自主規(guī)劃如何完成抓取和操作任務。一方面依據(jù)理論設計的規(guī)劃算法還不能滿足掌握的實時需要，另一方面這些理論的假設條件依靠于觸覺和視覺信息。受觸覺傳感器性能的限制，目前還無法獲得足夠準確和完整的觸覺信息。因此，除個以用來識別人手的抓持類型，并建立人手與靈活手之間的抓持映射關系。指。承受微型電磁電機驅動,就可以像內置型靈活手那樣,將電機全部置于手掌內,形成獨簡潔,從而使靈活手可以獲得像人手一樣的自由度，并且提高了牢靠性，降低了本錢。靈活機械手方案設計自由度，驅動種類，傳感器種類等，在本論文中主要爭論了前三個因素。靈活手設計的根本原則手型的選擇個方向。目前國內外比較流行的主要是3～5指的靈活手。為了使構造簡潔，降低制作本錢3指靈活手作為設計方向，并且依據(jù)人手來配置手指的布局。自由度的選擇僅能幫助我們識別和理解問題，還可以找到問題的答案。驅動器的選擇在機器人靈活手的設計中,驅動器的形式主要有電磁(電機)驅動、液(氣)壓驅動和承受記憶合金等[1～5]。現(xiàn)在在靈活手的爭論中,電機驅動是主要的驅動方式。體積小、現(xiàn)靈活手手指的模塊化。靈活手需要小而輕的驅動器，常見的為電動機。目前靈活手最多有24個自由度。自由度越多，設計難度越大。那就要解決如何安放眾多驅動器的問題。一般的微型電機由于人工肌肉是最近消滅的另一種驅動方式，不過體積浩大仍舊是一個未解決的問題。而簡化構造，提高牢靠性，降低本錢。總體方案的比較比較。方案一如圖2.1所示，承受仿人手布局設計，共有三根手指，分別相當于人手的拇指，食指和中指。其中拇指有3個自由度，食指與中指各有4個自由度。所以此靈活手手爪共有1111便利地實現(xiàn)對手指的驅動掌握。圖2.1 FRJ-12靈活手方案二如圖2.2所示，柔性手共有兩個手指，每個手指有5個關節(jié)，圖中只有畫兩個關節(jié)，其余各關節(jié)與此類似。該柔性手的每個手指由多個關節(jié)串聯(lián)而成，手指傳動局部由鋼是電動機是外置的。圖2.2 多關節(jié)柔性手便于操作，構造簡潔。方案二使用的是兩指多關節(jié)手指對稱布局，雖然在構造上要比較簡潔，但是操作的敏捷性較差。在自由度的選取上，方案一共有11個自由度，每個關節(jié)都分別有一個電機驅動，這樣10個自由度，每個手指有5節(jié)都在鋼絲繩的牽引下同時運動，敏捷性較差。在驅動與傳動方面，方案一承受微型電機,可以像內置型靈活手那樣,將電機全部置于手掌內,形成獨立的手部構造；同時可以借鑒外置型靈活手的方式,承受線驅動方式使手指其優(yōu)勢在于:可以利用高功率的驅動器產生格外大的驅動力,如氣壓驅動;驅動器的外置可以使手指構造變得簡潔,從而使得多關節(jié)多自由度的靈活手成為可能,然而,由于驅動器的外置,這種靈活手很難和各種機器人手臂相聯(lián),而且手的工作空間變得有限,工作敏捷性降低。綜上所述，承受方案一的3指機械手作為這次畢業(yè)設計的爭論方向。畢業(yè)設計〔論文〕方案二的改進設計綜述由上一章對兩種方案的比較，可以看出方案二也有著很多不行替代的優(yōu)點。譬如，設計構造簡潔，雖然驅動器外置，但是這種仿人靈活手我個人認為是最適合用來做單一的抓5指靈活手，外形完全仿人化設計，由于專用于抓握工作，所以取消側擺關節(jié)。以下即為對被棄用的方案二改進的具體內容，主要論述其傳動和構造方面的設計，其他運動學及驅動方面的設計就不再論述，總的設計還是以方案一為主，我將在第四章開頭對方案一進展完全的設計綜述。手指機構的傳動方案設計此手指機構的運動方案設計主要考慮的因素是在滿足運動要求的前提下傳動要平穩(wěn)方案的設計完全滿足設計方案要求的平穩(wěn)牢靠。圖3.1是用solidworksFRJ-115手指5自由度說明機構的傳動方案。圖3.1 FRJ-11靈活手圖3.2所示為中指三維模型，手指構造主要有兩局部組成：硬固機構局部、手指軟連機構局部。硬固機構由首指節(jié)、中指節(jié)、末指節(jié)組成，依次首尾軸向連接，串聯(lián)在一起；手指軟連機構由兩鋼絲繩一端分別從正反兩面拴在末指節(jié)固定端，依次穿過中指節(jié)、末指內部鋼絲繩從動放松，末指節(jié)只受手背牽引力時，手指垂直方向運動伸直，此時，內鋼絲14畢業(yè)設計〔論文〕關鍵。的整體構造設計

圖3.2 FRJ-11靈活手器手臂關心聯(lián)動機構。連接軸、萬向節(jié)等組成，動力源是電機，機器手對被持物體的外形、大小、重量的規(guī)劃由規(guī)劃、視覺、觸覺和掌握系統(tǒng)給出，本章主要爭論機構局部的設計。關節(jié)的構造設計厲害。最終我選擇了硬度和剛度都比較適宜的鋁合金。圖3.3、3.4、3.5、所示為我設計的手指各關節(jié)三維模型,分別為遠指節(jié)，中指節(jié)和近指節(jié)。15畢業(yè)設計〔論文〕圖3.3遠指節(jié)圖3.4中指節(jié)圖3.5近指節(jié)16畢業(yè)設計〔論文〕手指關節(jié)間連接機構的設計一個小滑輪還有一個好處，就是能讓鋼絲繩拉得更加便利協(xié)調。制作模型如圖3.6。手掌的構造設計與制作

圖3.6小滑輪機構統(tǒng)與掌握電板都要安裝在手掌中。電板的合理布局。最終我設計了如圖3.7所示的手掌模型。圖3.7手掌17畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕20手在平面上的穩(wěn)定佇立。最終我承受了比較簡潔的矩形模塊，使得以上問題有所改善。運動過程簡述為：機器手抓握時55個手指靠5個舵機驅動實現(xiàn)抓握。當決策與掌握系統(tǒng)推斷出有抓緊需要時，發(fā)出指令讓機器手實現(xiàn)抓握動作。抓握動作時動作參數(shù)設置有：抓握預備、抓握、保持、放開、恢復原來放松狀態(tài)。它是利用電能轉化為兩根相互牽制拉扯手指的鋼絲繩的伸縮機械能使手指在一個平面內運行；利用電能驅動連桿轉化為機械能，使得手指可以相互運動，與前者結合實現(xiàn)各手指間的三維運動。機器手由5個可彎曲的手指機構和一個手掌機構連接而成。每個手指均為一個自由度，分別由一個電機驅動；拇指與食指、食指與中指、中指與無名指、無名指與小指之間有耦合機四個手指區(qū)分在于類人手長短不同，可以對非規(guī)章物體實現(xiàn)握、拿、捏、夾等動作。電源可以外接。關鍵構造〔零部件〕設計與分析這一章我開頭進展方案一的靈活手的設計，雖然FRJ-12FRJ-11么仿人化，但是擁有側擺關節(jié)卻讓它在性能上更加仿人化。手指機構設計FRJ－124.1所示，共有3個手指，11個自由度。如前所述，拇指有3123個獨立的關節(jié)，分別1231223的軸線平行。其余兩根手指分別相當于食指和中指，它們構造一樣，都具有4個自由度。可實現(xiàn)1341，關節(jié)23412234的軸線均平行。3根手指的各個關節(jié)均為獨立運動的關節(jié)，分別由電動機通過柔性繩來驅動。中指中指食指4拇指323121圖4.1 FRJ-12靈活手手指構造拇指機構運動學分析拇指為3關節(jié)手指機構，每個關節(jié)有1個自由度，分別實現(xiàn)手指的側擺和兩個屈曲運機構進展運動學分析。正運動學D-H4.2所示，xyz0 0

為定坐標系，其他為動坐標系，各指節(jié)長度分別為 a,a,a1 2 3

各關節(jié)轉角分別,nnn,1 2

,指尖在坐標系中的位置坐標為x,y,z,D-H4-1。x2x2n3a3z3x3x1n2y3y2a2z1y1a1x0n1z0y0y0圖4.2 3關節(jié)手指〔拇指〕機構簡圖及坐標系4-13〔拇指〕機構D-H關節(jié)號關節(jié)號桿號ai/㎜d㎜i/i1/(°)ni/(°)1122a1a2a3000-903300n1n2n3對于該手指機構，各坐標間的齊次變換矩陣分別為：畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕21c 0 s 1

a c 1 1A0 s1

0 c1

a1s11 0 1 0 0 ，0 0 0 1 A1 2

2cs20cs20a c 2 2 2s2c0a s2 20 0 0 1 c s 3

0 a c 3 3A2 s3

c 0 a s3 3 33 0 0 1 0 ，0 0 0 1 cc

cs s acc

acc

ac1 23

1 23

31

2 1

11sc

ss

c asc

ascasA0

1

1

1 31

21 2 113 s c

0 as

as 23 23 3 23 2 2

(4-1)0 0 0 1 式中s sinn，c cosn，s sin(n n)，c cos(nn)，i,j1,2,3.i i i i ji i j ji i j43個元素即為指尖在定參考系中的坐標x,y,z，因此有：xac3 23ac3

ac2 2ac2

ac，1 1c，s，as，1 1

(4-2)(4-3)關節(jié)轉角nnn1 2 3

zas as，323 2 2,3式可求出指尖位置坐標xyz。

(4-4)逆運動學畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕22xyznnn1 2 3

稱為逆運動學問題，下面給出求解逆運動學問題的方程。(4-2)，(4-3)有：narctany

(4-5) 1 x由式〔4-2〕,(4-4)聯(lián)立，消去n1

n得：3BcCs A (4-6)2 2 B2C2B2C2A22

arctanBCC

(4-7)x 2

， x ，式中，A a a2z2a2

B2 aa C2za。c 1 2 31

c 1 2 21

DcEs F3 3 D E

(4-8)narctan3

arctanE2E2F2D2F

(4-9)DzasEasFac.22 32 32指尖位置坐標，由上上述式可求出各關節(jié)的轉角。4關節(jié)手指機構〔食指，中指〕運動學分析22的旋轉軸線相互垂直，模擬人手掌指關節(jié)，其余各關節(jié)〔2，3，4〕的軸4關節(jié)手指機構和拇指一樣，也是側擺型手指機構，下面就對該機構進展運動學分析。(1) 正運動學3D-H4.3xyz為定坐0 0 0標系，其他為動坐標系，各指節(jié)長度分別為a,a1 2

,a,a3

，各關節(jié)轉角分別為n,n1 2

nn,指3 4尖在坐標系中的位置坐標為x,y,z,D-H4-2.x4x4z4n4a4z3n3a3x2z2a202z1a1=0n1z0y0圖4.3 4關節(jié)手指機構簡圖及坐標系關節(jié)號aidinii關節(jié)號aidinii1/(°)10a1=00n1290a20n230a30n340a40n4對于該手指機構，各坐標間的齊次變換矩陣分別為：畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕24c 1

s 01 A0 s1 0 c1 01 0 1

0，1000 1000 c s 2

0 a c 2 2A1 s2

c 0 a s2 2 22 0 0 1 0 ，0001 0001 c s 3

0 ac 3 3A2 s3

c 0 a s3 3 33 0 0 1 0 ，0001 0001 c s 4

0 ac 4 4A3 s4

c 0 a s4 4 44 0

0 1 0 ，

00cs

0 0s

11ac

ac

1234

1234 1 4 234 323 2 21

sc

ss c ac ac as s1234 1 4 234 323 22 14 1 2 3 4 s c

0 (as

as

as) 234

234

4234

323

22

(4-10) 0 0 0 1 式中 s sinn ，c cosn ，s sin(n n) ，c cos(n n) ，i i i i ji i j ij i js sin(n n n )c cos(nn n)i,j1,2,3,4。jik i j k ijk i j k43個元素即為指尖在定參考系中的坐標x,y,z，因此有：xa4

c234

ac323

，2 2 1，

(4-11)ya4

c234

ac323

ac2

1

(4-12)z(as as as)，4 234 323 2 2

(4-13)畢業(yè)設計〔論文〕畢業(yè)設計〔論文〕25關節(jié)轉角n,n1 2

,n,n3

3式可求出指尖位置坐標x,y,z?！?〕指尖在參考坐標系中的位置xyz，求手指各關節(jié)的轉角nn1 2

,n,n3

下面給出求解逆運動學問題的方程。對于側擺型手指機構，由式(4-11)，(4-12)有：n arctany

(4-14) 1 x式〔4-11〕,式(4-12)，式(4-13),為關于轉角nnn的非線性方程組，沒有解析解，需承受2 3 4數(shù)值解法求解。傳動與構造設計作，并傳遞肯定動力。其傳動示意圖如圖4.4所示其主要優(yōu)點是構造簡潔，傳動平穩(wěn)，造價低廉以及緩沖吸振等特點，在機械中應用廣泛。vvv圖4.4 帶傳動示意圖食指與中指承受一樣的傳動方案，如圖4.5所示，它們4個關節(jié)的運動均有電動機通指關節(jié)處，使機械手的機構緊湊，增加了機械手的通用性能。2 3234n1n1n2n31n4圖4.5 4關節(jié)手指〔食指，中指〕傳動示意圖1 3 nn帶動關2n3n4處的帶輪做屈曲運動，各指節(jié)與帶輪相連，跟隨帶輪一起轉動。帶輪與指節(jié)可以承受膠接的方式連接在一起，連接后與軸為間隙協(xié)作〔1處除外1 3 S7h6帶輪指根手掌h6H7h6手掌圖4.6 食指，中指指根關節(jié)裝配圖4.7為拇指傳動示意圖。n11n2n3圖圖4.7 拇指傳動示意圖結論與展望結論的運動進展了運動學方面的分析，而對靈活手的傳感與掌握等方面并未做太多的爭論。在這次的畢業(yè)設計中所作的機械手樣機是一個仿人3指靈活手，11個自由度，該機一局部功能。但是還存在很多的缺乏與缺陷：設計，雖然也參考的一些現(xiàn)有的靈活手樣機，但沒有太多的理論依據(jù)的支持。慮到如何使用傳感器以及使用傳感器的種類。PLC掌握，就可以借鑒使用。將來展望縱觀靈活手的進展歷史，我們不難覺察靈活手，在現(xiàn)在近消滅的樣機一4指至5指居多，在運動學構造上與人手越來越接近，靈活手設計明顯有擬人化的趨勢。承受擬人化設計的主要緣由包括：①事實證明人手具有豐富的操作功能，能夠應付簡單多樣的任務。象。動作通過數(shù)據(jù)手套等人機交互設備傳遞給靈活手，實現(xiàn)遙控操作。④滿足某些特別需要，如：用于消遣，護理等的人形機器人需要有人的外形和行為。進入21世紀，機器人的擬人化程度進一步增