【正文】 ??????????? ccscsccssscccco x ?????? 。 4323243232 )()( ?????????? cccssssccso z ?????? 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 43 NewtonEuler遞推算法框圖 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 下面應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)來驗(yàn)證所得到的手指各指節(jié)的運(yùn)動(dòng)耦合關(guān)系和確定手指在抓持物體時(shí)的自適應(yīng)能力。由于“解耦裝置”的作用，電機(jī)可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)中、上指節(jié)也繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)中指節(jié)碰觸到物體后也停止運(yùn) 動(dòng)，如圖 52c 所示。舵機(jī)是一個(gè)典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)。真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，把以前所學(xué)的知識(shí)綜合貫通進(jìn)行實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和自我完善。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 參考文獻(xiàn) [1] 徐元昌，陶學(xué)恒，沈曉紅 . 工業(yè)機(jī)器人 [M]. 北京： 中國輕工業(yè)出版社 ， 1999. [2] 馬香峰 . 機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué) [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1991. [3] 費(fèi)仁元，張慧慧 . 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析 [M]. 北京： 北京工業(yè)大學(xué)出版社 ， 1998. [4] 方建軍， 何廣平 . 智能機(jī)器人 [M]. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 , 20xx. [5] 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) [M]. 第七版 . 北京： 高等教育出版社 ， 20xx. [6] 張玉如，李繼婷，李劍鋒 . 機(jī)器人靈巧手 [M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 20xx. 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[9] 華大年 . 機(jī)械原理 [M]. 北京： 高等教育出版社 ， 1994. 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 致謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲， 在這段時(shí)間中我所做的工作是比較膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不小的困難。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人。 然后， 感謝我的家人。 在以后的工作中， 我 必須進(jìn)一步深化在實(shí)踐中去豐富理論，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)。而畢業(yè)設(shè)計(jì)則是對(duì) 我 大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合的訓(xùn)練及考核，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐技能相結(jié)合的全面的檢驗(yàn)。綜上所述，步進(jìn)電機(jī)不容易實(shí)現(xiàn)控制，直流電機(jī)的慣性大，而舵機(jī)可以克服以上缺點(diǎn)，因此文中選用舵機(jī)。手指相對(duì)被抓持物體的初始位置如常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 52a 所示。 ???????????????????????iciiiiiiiciiciiiiiiciiiFrfpnRNnIINfRFfamF~~~~~~~~~~~~~~~~~*1111??? 式中： 0~~ 11 ?? ?? nn fn ， i=0,1,...,n. i? 為系 i角速度； i? 為系 i角加速度； ai原點(diǎn)Oi加速度； aci為桿 i質(zhì)心加速度。 1121232133213 ????????? sacsasssaccsap y ???? 。 ) /1?ia (176。每個(gè)手指均為一個(gè)自由度，分別由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；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(jī)構(gòu)，分別由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 手指基關(guān)節(jié)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 一般情況下的手指基關(guān)節(jié)都是比較復(fù)雜的，它需要兩個(gè)微直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有直線位置傳感器 (直線電位計(jì) )、電機(jī)位置傳感器 (霍爾傳感器 )和光電極限位置傳感器 。制作模型如圖 34 圖 34 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 手掌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制作 手掌的作用就是用來連接五個(gè)手指，使其有一定的位置布局。各關(guān)節(jié)中的孔定位一定要精確，否則會(huì)出現(xiàn)卡死或者脫離原軌跡的現(xiàn)象，使得手指在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)不必要的麻煩。外骨骼設(shè)計(jì)的手指外部只能安裝很薄的用于增加摩擦力的橡膠皮，用于柔性接觸的厚襯墊只能裝于手掌上，而且難于安裝觸覺傳感器；內(nèi)骨骼設(shè)計(jì)有利于安裝觸覺或力傳感器以及柔性襯墊。當(dāng)手指需要伸開時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)外轉(zhuǎn)，外部鋼絲繩主動(dòng)拉緊，內(nèi)部鋼絲繩從動(dòng)放松，末指節(jié)只受手背牽引力常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 時(shí)，手指垂直方向運(yùn)動(dòng)伸直，此時(shí)，內(nèi)鋼絲伸展段最長，外鋼絲伸展段最短。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 手指關(guān)節(jié)的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 手指機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)主要考慮的因素是在滿足運(yùn)動(dòng)要求的前提下傳動(dòng)要平穩(wěn)可靠結(jié)構(gòu)要簡單維護(hù)要方便由此在手指機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。機(jī)器人要能夠知道物體在何處、物體的形狀如何，并能夠自主規(guī)劃如何完成抓取和操作任務(wù)。而在自主控制中，人不直接參與控制過程，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃所需要的判斷和決策過程已通過算法形式植入機(jī)器人控制器，即機(jī)器人有自己的大腦。另外，接觸傳感器在分辨率、信號(hào)處理、走線，以及制作和價(jià)格等方面離應(yīng)用還有距離。力的測量方式有多種，測鋼絲繩張力和手指關(guān)節(jié)力矩，可以分別采用 1維力和力矩傳感器。 豐富的感覺 用于靈巧手的傳感器主要有位置和觸覺傳感器。自由度越多，設(shè)計(jì)難度越大。過去20多年，研究人員針對(duì)上述關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了長期不懈的探索，因而產(chǎn)生了許多靈巧手樣機(jī)，表 11列舉了其中一些設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)例。第二代仿人機(jī)械手正在加緊研制。因此，在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上，目前幾乎都沒有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。而用于仿人形機(jī)器人上的仿人手的主要設(shè)計(jì)要求為少自由度 (總的自由度不超過 3) 抓持可靠控制簡單重量輕從這些設(shè)計(jì)要求中可以看出多自由度的靈巧手則不適合用來作為要求只進(jìn)行力度抓持的少自由度的仿人手。如噴漆、焊接、搬運(yùn)、裝配等。手指彎曲電機(jī)與指間平衡電機(jī)耦合驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器手的多角度張開、抓握運(yùn)動(dòng)方式。然而，人類能否創(chuàng)造出如此靈巧的機(jī)器手呢？在機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，研究人員一直在探索解答這一問題的技術(shù)途徑。目前，對(duì)多指靈巧手的智能抓持，位置協(xié)調(diào)控制的研究是機(jī)器人學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。機(jī)器人發(fā)展初期，面向的需求首先來自制造領(lǐng)域，早期工業(yè)機(jī)器人主要執(zhí) 行上下料這樣的簡單任務(wù)，功能單一的兩指夾持器便能滿足任務(wù)要求。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 國外也出現(xiàn)了第三代仿人機(jī)械手，它能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。運(yùn)動(dòng)功能使其能夠操作不同形狀 和大小的物體；感知功能使其能夠通過接觸獲取物體特征，探測未知環(huán)境。若將電動(dòng)機(jī)集成在手內(nèi)，同時(shí)保證尺寸足夠小，則手指端的輸出力太小 ，例如不超過 10~30N。理想的方式是直接測量關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，可以看到將霍爾元件、電位計(jì)和關(guān)學(xué)傳感器用于關(guān)節(jié)角位置測量的實(shí)例。力傳感器響應(yīng)快、性能比較穩(wěn)定，但只能測量合力，無法識(shí)別接觸點(diǎn)的數(shù)量和分布。盡管如此，在提高可靠性、分辨率、靈敏度等方面仍然面臨重重困難。人機(jī)交互設(shè)備采集操作者手的動(dòng)作，將其轉(zhuǎn)化為靈巧手的運(yùn)動(dòng)或力控制指令。因此，除個(gè)別極為簡單的例子外，只能利用仿真方法驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法，還無法在物理系統(tǒng)上加以證實(shí)。經(jīng)過全面的比較論證，最終的手指機(jī)構(gòu)采用鋼絲繩來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 圖 22 仿人靈巧手的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 若要機(jī)器手具有抓握和放置兩種運(yùn)動(dòng)方式，則機(jī)器手要有手掌和手指機(jī)構(gòu)，此外還要有機(jī)器手手指之間的平衡機(jī)構(gòu)。 1 0~45176。用薄鐵片制作后變形又會(huì)比較厲害。最終我設(shè)計(jì)了如圖 35所示的手掌模型。 運(yùn)動(dòng)過程簡述為： 機(jī)器手抓握時(shí) 5手指處于張開狀態(tài)， 5個(gè)手指靠 5個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)抓握。電源可以外接。 1?sax ? 。 0?za 。 首先應(yīng)用三維實(shí)體造型軟件 solidworks 對(duì)