人機工程學論文人機工程學五指靈巧手運動學分析運動軌跡空間仿真

人機工程學論文：基于人機工程學的虛擬人手的模型建立及運動學仿真【中文摘要】隨著工業(yè)的發(fā)展,機器人得以廣泛的應用。作為機器人的一重要組成部分,多指靈巧手因其具有極強的功能和通用性能完成各類復雜的作業(yè),如化工生產(chǎn)、機械制造、核電維修、醫(yī)療手術等。因此,高性能的通用性靈巧手成為當今國內(nèi)外的研究熱點。本文在分析國內(nèi)外多指靈巧手的研究現(xiàn)狀基礎上,設計出了一種新型的五指靈巧手,并對其進行了正逆運動學建模,最后對其運動軌跡空間進行了仿真。首先,對人手的生理結構進行了重點分析并建立了人手的3D模型,該虛擬手具有兩大創(chuàng)新點：一是手指和手掌的結構尺寸與人手實際統(tǒng)計下的平均尺寸一致；二是手指不僅能實現(xiàn)伸屈功能,同時也可作左右的收展運動。針對仿生人手存在尺寸過大、運動性能與人手實際運動性能差別明顯這一問題,基于人機工程學,本文采用實際測量與理論分析相結合的方法得到人手的結構尺寸及運動參數(shù),設計了可伸屈和收展的拇指、食指、中指、無名指和小指。用Pro/E軟件對各手指及手掌進行了建模和裝配,實現(xiàn)了人手自然狀態(tài)、張開、正握和側(cè)握運動仿真。其次,對虛擬人手進行了運動學分析,采用D-H矩陣變換方法,建立了虛擬五指靈巧手的正逆運動學模型,正逆運動學模型驗證結果表明：以食指為代表的四指和拇指的運動學模型...【英文摘要】Withthedevelopmentofindustry,robotsarewidelyused.Asanimportantpartoftherobot,becauseofitsstrongfunctionandgeneralproperties,thedexteroushandcancompletevariouskindsofcomplicatedtaskssuchasproductioninthechemicalindustry,machinofacture,nuclearpowermaintenance,medicaloperationandsoon.Therefore,high-performancegeneraldextroushandbecomesthehotspotofresearchersfromhomeandabroad.Basedontheanalysisofresearchesondextroushandfromhomeandabroad,this...【關鍵詞】人機工程學五指靈巧手運動學分析運動軌跡空間仿真【英文關鍵詞】ergonomicsfive-fingerdextroushandkinematicalanalysistrajectoryspacesimulation【索購全文】聯(lián)系Q1：138113721Q2：139938848同時提供論文寫作一對一輔導和論文發(fā)表服務.保過包發(fā)【目錄】基于人機工程學的虛擬人手的模型建立及運動學仿真

摘要

4-5

Abstract

5-6

第1章緒論

9-18

1.1課題背景與研究意義

9-10

1.2靈巧手國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

10-17

1.2.1國外研究發(fā)展狀況

10-13

1.2.2國內(nèi)研究發(fā)展狀況

13-16

1.2.3靈巧手發(fā)展趨勢

16-17

1.3本文研究思路及主要內(nèi)容

17-18

第2章基于人機工程學的虛擬人手3D建模

18-31

2.1人機工程學

18-19

2.2虛擬現(xiàn)實技術

19-20

2.3人手生理結構分析

20-26

2.3.1多指靈巧手的設計原則與方法

20

2.3.2人手結構分析

20-23

2.3.3手指數(shù)目的確定

23-24

2.3.4手指結構形式

24-25

2.3.5手指的相對位置與姿態(tài)

25-26

2.3.6手指的關節(jié)運動角度范圍

26

2.4基于人機工程學的虛擬人手結構設計

26-30

2.4.1食指、中指、無名指、小指的設計

27-28

2.4.2拇指的設計

28

2.4.3手掌的設計

28-29

2.4.4虛擬人手五指的裝配

29-30

2.5本章小結

30-31

第3章虛擬人手的運動學建模

31-50

3.1齊次變換矩陣

31-34

3.1.1齊次坐標

31-32

3.1.2平移變換

32-33

3.1.3旋轉(zhuǎn)變換

33-34

3.2Denavit-Hartenberg(D-H)變換矩陣

34-37

3.3單指機構正向運動學分析

37-45

3.3.1除拇指外的四指運動學模型

37-40

3.3.2除拇運動學模型

40-44

3.3.3虛擬人手五指正向運動學方程驗證

44-45

3.4單指機構逆向運動學分析

45-49

3.4.1食指逆向運動學

45-47

3.4.2拇指逆向運動學

47-48

3.4.3虛擬人手五指逆向運動學方程驗證

48-49

3.5本章小節(jié)

49-50

第4章虛擬人手的運動學仿真

50-59

4.1虛擬人手各手指二維運動空間仿真

50-54

4.1.1食指、中指、無名指、小指二維運動空間仿真

50-53

4.1.2拇指二維運動空間仿真

53-54

4.2虛擬人手各手指三維運動空間仿真

54-56

4.2.1食指、中指、無名指、小指三維運動空間仿真

54-55

4.2.2拇指三維運動空間仿真