【正文】 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 48 頁 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。他教學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，工作作風(fēng)踏實，在對論文內(nèi)容上精益求精，當(dāng)我們畢業(yè)設(shè)計遇到問題，他總能耐心指導(dǎo)，并給出許多有用的建議，從論文的選題到論文的完成，閆老師失蹤不懈幫我們答疑解惑，關(guān)心我們的學(xué)習(xí)。 + Chr(13) + 輸入框的通道按扭。 最大工作電壓 V 36V 電流信號時 分辨率 無限小 輸出平滑性 % 絕緣電阻 MΩ 大于 10 工作溫度 ℃ 40+～ 120 壽命 20xx 萬次 機(jī)械角度 176。本文選擇 PCI7484 控制板，本板適用于各種控制場合，具 有集成度高，性能穩(wěn)定，反應(yīng)速度快，功能強(qiáng)大等優(yōu)點，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，且價格低，深受用戶歡迎。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁 表 42 VT302 兩位三通開關(guān)閥的主要性能指標(biāo) 響應(yīng)時間 使用壓力范圍 最高運動頻率 小于 20ms 0～ 10HZ (3)氣源和其他氣動器件 壓縮機(jī)使用宣億 WJ5501 無油靜音空壓機(jī)，最大壓力為 ，同時排氣量為 110L/min,因 此主要性能滿足使用要求，主要性能如表 所示 表 43 WJ5501 空氣壓縮機(jī)的性能參數(shù) 型號 功率 電壓 排氣量 轉(zhuǎn)數(shù) 壓力 儲氣罐 凈重 Model W V L/min Mpa Tak（ Lt） KG WJ5501 550W 220/50 110 1400 ～ 9 其中氣動三聯(lián)件在主要氣動回路中起穩(wěn)壓、過濾作用的 靈巧手指的關(guān)節(jié)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的原理 準(zhǔn)確控制氣動肌肉內(nèi)部壓力的大小，就能夠?qū)鈩蛹∪獾撵`巧手指的精確控制， 工作原理的硬件系統(tǒng)如圖 43 所示， 其中工作原理：計算機(jī)輸出控制信號，然后通過 D/A 轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為比例閥可以接收的電壓信號，然后通過電壓值的大小，調(diào)節(jié)壓力比例閥的設(shè)定壓力值，改變氣動回路的壓力值后，使氣動肌肉肉產(chǎn)生形變，推動曲柄滑塊的運動，手指關(guān)節(jié)實現(xiàn)轉(zhuǎn)動控制。我們可以采取一個手指關(guān)節(jié)為研究對象的方式，手指氣動控制回路如 圖 41 所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 圖 41 控制靈巧手指的氣動回路設(shè)計的原理圖和過程 氣動肌肉充放氣過程是氣動肌肉伸 長和縮短，推動曲柄滑塊產(chǎn)生滑動，然后曲柄滑塊帶動連桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動，連桿將運動傳動給指節(jié)進(jìn)行彎曲工作，當(dāng)兩位三通閥 1和兩位三通閥 2同時接電時，氣源通電給整個氣動回路通氣，通過改變電子比例閥 1和電子比例閥 2設(shè)定的壓力，將使氣動肌肉 1 和 2充氣產(chǎn)生收縮，拉動曲柄滑塊向后運動使手指產(chǎn)生彎曲和轉(zhuǎn)矩，如果兩位三通閥 1 和 2同時關(guān)閉，則氣動肌肉 1和 2 釋放氣體，氣動肌肉變長，曲柄滑塊開始復(fù)位，手指不再彎曲也開始復(fù)位變直。如圖 316 所示 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 29 頁 圖 316 導(dǎo)出 ADAMS 模型在 MATLAB 里的模塊 在 MATLAB/Simulink 選擇窗口中 ,選擇菜單欄中的文件按鈕，點擊新建，然后選擇模塊，彈出一個新的窗口，單 擊工具欄中的保存按鈕，將新窗口存盤為 ,將 ADAMS_sub 方框拖動到 窗口中，并完成控制系統(tǒng)的搭建。在變量名稱輸入框中，用右鍵鼠標(biāo)快速菜單輸入狀態(tài)變量 Angel，單擊 OK 按鈕。單擊 OK 按鈕后創(chuàng)建狀態(tài)變量 speed1d作為輸入變量。圖 34 是手指在 Adams 的仿真參數(shù)設(shè)置過程，圖 35 為仿真結(jié)果的顯示。載荷和力通過ADAMS模擬計算，提供他們在整個全范圍運動和操作環(huán)境如何變優(yōu)化為最佳狀態(tài)，提高有限元分析的準(zhǔn)確性。在SolidWorks 中把手指的裝配圖另存為 ParaSolid 格式（文件已 .x_t 結(jié)尾的）。 為了確定手指關(guān)節(jié)各部分的尺寸，我們根據(jù)手指的長度，我們可以設(shè)定連桿長度（ L1）為 18mm,手指 初始位置曲柄和驅(qū)動器之間的距離（ L0） 為 13mm，曲柄 根據(jù) 實際情況取 15mm， 10mm， 6mm，分別比較他們的偏轉(zhuǎn)角度和輸出力(F0L/FL2)的大小 。我們以一個手指關(guān)節(jié)為研究對象，對手指關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和建模，手指的關(guān)節(jié)如圖 24 所示。 2) 氣動肌肉長度和負(fù)載的關(guān)系 定義氣動人工肌肉在無負(fù)載、無壓力的情況 下的長度為額定長度，這就等于接口間可見的那部分氣動肌肉的長度。在現(xiàn)有的機(jī)械手指結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，我們打算使用新型的氣動人工肌肉以及驅(qū)動原理對它進(jìn)行研究，提高機(jī)器手指的性能。 90 年代末和本世紀(jì)初，傳統(tǒng)的死區(qū)氣動技 術(shù)的突破，氣動技術(shù)開始經(jīng)歷了跨越式發(fā)展，精度為 組合式氣動機(jī)械手已經(jīng)被設(shè)計出來， 5mm/ s 的低速平穩(wěn)和 5? 10m/s 的高速運行氣缸相繼問世?，F(xiàn)在，氣動技術(shù)和電子、液壓技術(shù)，自動化技術(shù)一起在國民經(jīng)濟(jì)中的發(fā)揮作用越來越重要。 （ 6）適應(yīng)性強(qiáng)，現(xiàn)有的機(jī)器可以容易地改裝來安裝氣動驅(qū)動缸，可以直接按照輸出要求來安裝。因此，大多數(shù)企業(yè)都有壓縮空氣 的來源。一體化設(shè)計手指關(guān)節(jié)本體和 驅(qū)動器，減小了手指的整體尺寸；手指關(guān)節(jié)采用 FPA直線驅(qū)動，直接輸出驅(qū)動力矩，合理減少了松弛、顫抖等現(xiàn)象 [8]。 北京理工大學(xué)彭光正研究并設(shè)計了氣動人工肌肉驅(qū)動的多關(guān)節(jié)手。但是，電機(jī) — 柔索傳動方案使得整個靈巧結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 而且柔索裝置在傳遞動力的過程中會有摩擦、松弛、振顫等現(xiàn)象，不僅效率低下．而且增加了控制難度。 因此，氣動人 工肌肉機(jī)械靈巧手指正是在這種情況下出現(xiàn)。服務(wù)機(jī)器人在近些年開始走進(jìn)大眾視野，并隨著人工智能技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新融合而飛速發(fā)展。 Structural design。 作為一種跨學(xué)科先進(jìn)技術(shù)，機(jī)器人技術(shù) 的突破需要其他技術(shù)支撐，尤以能源、材料、信息、生命科學(xué)及先進(jìn)制造技術(shù)為重。但是，伴隨著科學(xué)技術(shù)的提高，機(jī)械手指的應(yīng)用范圍不斷增大，逐漸從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)展到服務(wù)業(yè)、醫(yī)學(xué)、以及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，其服務(wù)對象也變的更加多樣化。 浙江理工大學(xué)王龍輝 設(shè)計了一種多自由度的仿人手指，該手指采用氣動肌肉作為驅(qū)動器。 昆明理工大學(xué)武鵬飛對能抓取易碎物體的氣動手指進(jìn)行了研究 , 采用南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 氣動手指位置的夾持力自適應(yīng)控制系統(tǒng) , 建立了氣動手指系統(tǒng) 模型 , 并通過 AMESim 仿真分析 , 利用 PID 控制技術(shù)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 [7]。但氣動技術(shù)的具體特性和基本原理進(jìn)行系統(tǒng)研究是從本世紀(jì)初開始的，形成一中氣壓傳播動力學(xué)和控制理論作為主要內(nèi)容的氣動系統(tǒng)理論學(xué)科。 （ 3）氣動元件機(jī)構(gòu)較為簡單，成本低，易于取得，使用過的壓縮空氣可以直接排放到空氣中，而不需要經(jīng)過特殊的后置處理 （ 4）氣動系統(tǒng)非常環(huán)保，系啟動系統(tǒng)能量儲存比較方便，可以作為應(yīng)急能量使用。 （ 4）氣動系統(tǒng)的反應(yīng)速度相對于電路控制，有一個較大的延遲和失真低，因而不適合于高速氣動控制技術(shù)和復(fù)雜的信息系統(tǒng)和處理，而且氣動信號傳輸距離也是有限的。 20 世紀(jì) 60 年代左右，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，應(yīng)用到系統(tǒng)中，與現(xiàn)在的氣動技術(shù)沒有可比性。 論文研究的內(nèi)容和方法 目前各種類型的機(jī)械手指被開發(fā)出來，主要是由伺服電機(jī)驅(qū)動。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 第二章 多 關(guān)節(jié)手指的結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模 氣動肌肉的介紹 氣動肌肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 21 氣動肌肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 氣動肌肉的材料，管接螺紋、法蘭、內(nèi)部圓錐一般使用鋁合金，而盤形彈簧一般用彈簧鋼，氣體密封圈常用腈基丁二烯橡膠（ NBR），隔膜軟膠管使用芳香烴類物質(zhì)（ CR)。該系統(tǒng)在19951999 年獲得全球微機(jī)平臺 CAD 系統(tǒng)評比第一名；從 1995 年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從 1999 年起，美國權(quán)威的 CAD 專業(yè)雜志CADENCE 連續(xù) 4 年授予 SolidWorks 最佳編輯獎，以表彰 SolidWorks 的創(chuàng)新、活力和簡明。這導(dǎo)致連桿旋轉(zhuǎn)一個角度θ如圖 25 所示。如圖 26 所示 圖 26 基準(zhǔn)面的建立 27 所示的草圖，用鼠標(biāo)選中剛剛繪制的長方形，然后在實體特征中選擇實體拉伸，輸入拉伸的距離，最后點擊確定，得到一個長方體。工程師可以評估和管理學(xué)科，包括運動，結(jié)構(gòu)，驅(qū)動和控制之間復(fù)雜的相互作用，以便更好地優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計性能，安全性和舒適。如圖31 所示： 圖 31 導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置過程 2） 在菜單欄點擊 connectors 按鈕，設(shè)置相關(guān)轉(zhuǎn)動副和移動副，并將手指底部與大地鎖定。 Joint12：上指節(jié) 圖 37 手指末端角速度變化曲線 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 圖 38 手指末端角加速度變化曲線 圖 39 手指末端位移變化曲線 圖 310 三個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 5）輸入輸出參數(shù)的選擇過程是非常重要的，由于手指有三個關(guān)節(jié)，因此必須有三個參數(shù)的輸入，我們這里把手指的滑動驅(qū)動設(shè)置為輸入?yún)?shù)，多關(guān)節(jié)手指關(guān)節(jié)的指端角速度為輸出參數(shù)。 將名稱輸入框修改成 Angle，在 F(time,… )后面點擊 按鈕，然后選擇 WX 函數(shù)，后面的參數(shù)填寫(MARKER_55,MARKER_45,MARKER_45），點擊應(yīng)用按鈕創(chuàng)建狀態(tài)變量 Angle作為輸出變量，其中 WX（）函數(shù)返回繞 X 軸旋轉(zhuǎn)的角速度，這里代表手指末端的角速度。在MATLAB 命令窗口的命令提示符提示符下，輸如 FIRE2，也就是 的文件名，在命令窗口會出現(xiàn)之前設(shè)置的輸入輸出參數(shù)。速度不斷變小，和我們手指彎曲變化類似，因此該手指的仿真過程顯示，手指具有良好的運動性能。通過輸出的電壓值的大小來調(diào)節(jié)比例閥壓力的大小，從而來控制氣動肌肉的伸縮量，進(jìn)氣時開關(guān)閥作用，當(dāng)比例壓力閥接受到電壓信號時，由于接通的壓力與電壓信號成線性關(guān)系，控制起來十分方便，其主要性能參數(shù)如表 41。因此硬件控制系統(tǒng)的設(shè)計主要是數(shù)據(jù)采集卡選擇和傳感器的選則。主要性能如表 45 所示。DA 轉(zhuǎn)換初始化函數(shù) Private Sub Form_Load() hplx = 0 hplx = pci7484check(0, 0, False, 1) 39。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到好多，也感覺到自己還有好多不會的東西，系統(tǒng)的掌握所學(xué)內(nèi)容才能更好的運用知識。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 46 頁 畢業(yè)設(shè)計 （論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）