三指灵巧手运动学分析及抓持仿真

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文三指灵巧手运动学分析及抓持仿真论文作者：冀鹏飞学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：刘宇红职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringKINEMATICSANALYSISANDGRASPINGSIMULATIONOFTHREEFINGEREDDEXTEROUSHANDbyJiPengfeiSupervisor:Prof.LiuYuhongMay2

2、017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要在制造业转型升级的大背景下，机器人越来越多地被应用到各行各业中去，实际生产中不同用途的机器人需要安装不同种类的末端执行器。传统的末端执行器一般是针对特定任务而设计的，结构简单，控制方便，但是一般通用性较差，抓取精度较低。机器人灵巧手是一种能够对多种不同形状的物体实现灵活抓持和操作的末端执行器，为了提高机器人末端执行器的通用性和抓取精度，本文在对灵巧手的国内外研究现状进行深入分析的基础上，设计了

4、一种三指灵巧手。1.从仿生学的角度出发，对人手结构进行研究分析，为灵巧手的结构设计提供参考。三指灵巧手机械结构的设计，包括对灵巧手的整体结构布局和单个手指的结构设计。然后对各种常见的驱动系统和传动系统的优缺点进行分析，采用微型电机对手指关节进行驱动，通过锥齿轮传动方式来实现运动和力的传递，手指的远指节和中指节通过钢丝绳耦合机构进行耦合运动。2.对灵巧手进行运动学分析。采用D-H法建立了手指末端和基坐标系之间的变换关系，推导出手指的运动学方程，并求得了其正、逆解，为灵巧手控制和抓取规划的研究奠定了基础。在此基础上，对灵巧手的抓持操作进行了分析，得到了抓持平衡方程。抓持平衡方

5、程描述物体所受外力、物体与手指的接触力、指关节力矩三者之间的平衡关系；操作运动学描述物体、物体与手指的接触点、指关节三者之间的运动关系。3.三指灵巧手在仿真软件Adams中对球形物体进行抓持仿真。在Solidworks中绘制好三指灵巧手的模型，再将模型转换成Adams能够识别的格式，将其导入到Adams中，并在Adams里面设置软件的工作环境，定义灵巧手的各关节材料属性，对手指各关节添加运动副和驱动。然后三指灵巧手对球形物体进行精细抓取和力度抓取实验，仿真实验结果证明灵巧手结构设计合理并且能够完成对球形物体的精细抓取和力度抓取。关键字：末端执行器灵巧手仿生学运动学分析抓持

6、仿真IABSTRACTInthecontextofthetransformationandupgradingofthemanufacturingsector,moreandmorerobotsareappliedtoallwalksoflife,theactualproductionofdifferentkindsofrobotsneedtoinstalldifferenttypesofendactuator.Thetraditionalendactuatorisdesignedforaspecifictask,thestructureissimple,easytocon

7、trol,butthegeneralversatilityispoor,lowacquisitionaccuracy.Therobotdexteroushandisakindofendeffectorwhichcanrealizetheflexiblegraspingandoperationtotheobjectswithdifferentshapes.Inordertoimprovetheversatilityandprecisionofroboticendactuators,thispaperdesignsathree-f