【正文】 存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。他教學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，工作作風(fēng)踏實(shí)，在對(duì)論文內(nèi)容上精益求精，當(dāng)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)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) + 。2000萬次機(jī)械角度176。PCI7484主要的參數(shù)如表44所示：表44 PCI7484 主要參數(shù)D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1uS輸出通道4 路輸出信號(hào)范圍電壓方式：1～5v輸出阻抗小于2ΩD/A轉(zhuǎn)換器件DAC7625D/A轉(zhuǎn)換分辨率12位D/A轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1uS電壓輸出方式負(fù)載能力5毫安/每路電流輸出方式負(fù)載電阻范圍小于400ΩD/A轉(zhuǎn)換碼制二進(jìn)制原碼 本文采用電壓范圍為0～5V，與上面的比例閥電壓范圍基本一樣，而且該板采用VB編程，使用起來十分方便。出于安全考慮，在液壓回路中放置壓力傳感器，觀測回路的壓力大小，防止意外發(fā)生。 根據(jù)上面分析可以得到，該氣動(dòng)回路主要包括氣動(dòng)三聯(lián)件，空氣壓縮機(jī)，數(shù)字比例閥，兩位三通開關(guān)閥，橡膠管等。其中控制模塊Scope表示示波器，用來將手指末端角速度變化曲線的顯示，模塊constant表示輸入固定值，用來表示手指的直線滑動(dòng)速度，從而轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰七M(jìn)行手指空間姿態(tài)的控制，如圖317所示圖317控制系統(tǒng)的搭建圖318設(shè)置MATLAB與ADAMS之間的數(shù)據(jù)交換參數(shù)4仿真設(shè)置和仿真計(jì)算。在File Prefix輸入框中輸入FIRE，在Plant Input輸入框中用鼠標(biāo)右鍵快捷菜單輸入PINPUT_speed1，speed2，speed3，在Plant ，將Control package選擇為MATLAB，類型選擇為non_linear，Initial Static Analysis選擇NO,ADAMS/Solver Choice選擇為Fortran。通過Varval把狀態(tài)變量speed1與速度關(guān)聯(lián)起來，速度等于自于狀態(tài)變量speed1的數(shù)值。由圖可知，當(dāng)手指一開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于此時(shí)驅(qū)動(dòng)器在初始位置，滑塊和中間連桿的夾角很小，此時(shí)必需很大的驅(qū)動(dòng)力才能推動(dòng)手指運(yùn)動(dòng)，但是在實(shí)際情況下，手指一般都是彎曲過后才會(huì)有負(fù)載，所以真實(shí)情況下手指開始并不需要多大驅(qū)動(dòng)力，只需要考慮手指彎曲后的情況即可，如圖可知，手指彎曲后的驅(qū)動(dòng)力接近于一個(gè)常量，joint10是在手指連接手掌的關(guān)節(jié)，所以一開始的力比其他兩個(gè)關(guān)節(jié)的力要大。MATLAB的數(shù)學(xué)函數(shù)內(nèi)部有處理器優(yōu)化庫，這樣就可以使向量運(yùn)算和矩陣運(yùn)算快速地運(yùn)行。產(chǎn)品制造商往往很難理解真正的系統(tǒng)性能，直到在設(shè)計(jì)過程結(jié)束時(shí)。如表21所示表22 手指關(guān)節(jié)尺寸變量單位數(shù)值曲柄長度（L2)mm10 連桿(L1)mm18 極限位置距離（ L0）mm13氣動(dòng)肌肉的位移范圍（X)mm0~10 通過上面數(shù)據(jù)帶入θ求解公式可得公式，手指的偏轉(zhuǎn)角度的范圍為，力的大小可以根據(jù)上面的F0公式進(jìn)行計(jì)算。因此,有必要將直線運(yùn)動(dòng)推廣到回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。如圖23所示。 雖然ADAMS[11]擁有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真能力，但是它不能夠準(zhǔn)確繪制復(fù)雜的三維實(shí)體模型。氣缸氣動(dòng)伺服定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高精度的自動(dòng)定位，氣動(dòng)伺服定位技術(shù)可使氣缸在氣動(dòng)機(jī)械手位置在伺服控制系統(tǒng)的高速運(yùn)動(dòng)3mm/s情況下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位。在其他國家，氣動(dòng)被稱為“廉價(jià)的自動(dòng)化技術(shù)。氣動(dòng)執(zhí)行器可在滿負(fù)荷下長期工作，過載時(shí)候自動(dòng)停止工作。壓縮空氣不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的電火花。 氣動(dòng)技術(shù)[115]是一項(xiàng)正在迅速發(fā)展而且熱門新技術(shù)，氣動(dòng)技術(shù)中最重要的組成部分那就是氣動(dòng)元件了，氣動(dòng)技術(shù)是基于一個(gè)壓縮氣體（如壓縮空氣或惰性氣體和熱氣體）作為工作介質(zhì)來傳遞能量及信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化的一項(xiàng)新技術(shù)，由氣動(dòng)元件構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門的設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線，氣動(dòng)技術(shù)包括氣動(dòng)原理和氣動(dòng)控制兩個(gè)方面。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得,該手指的整體尺寸和運(yùn)動(dòng)空間接近人手，因此該手指擁有良好的柔順性能[4]。 北京理工大學(xué)范偉，余麟等針對(duì)氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)仿人靈巧手的設(shè)計(jì)，提出應(yīng)用氣動(dòng)人工肌肉的五指靈巧手設(shè)計(jì)方案包括各手指的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及手指與手掌的連接設(shè)計(jì)手指采腱傳動(dòng)方式，靈巧手總共具有17個(gè)自由度。 第一章 緒論目前，機(jī)器人像人一樣，需要利用它的“手”與周圍發(fā)生接觸。未來對(duì)機(jī)器人性能和穩(wěn)定性要求越來越高，其中由于機(jī)器手作為機(jī)器人的末端執(zhí)行器，機(jī)械手的功能直接影響著整個(gè)機(jī)器人的功能，因此機(jī)器人手指的研究成為了國內(nèi)外的熱門，本文我們將提出一種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)手指彎曲，其中滑塊機(jī)構(gòu)是由人工肌肉來推動(dòng)，由于氣動(dòng)人工肌肉比重小、結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，關(guān)于氣動(dòng)人工肌肉的靈巧手指的研究越來越多。Dynamic simulation of multi joint robotic fingers based on pneumatic muscle driven muscle 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(duì)象也變的更加多樣化。 浙江理工大學(xué)王龍輝設(shè)計(jì)了一種多自由度的仿人手指，該手指采用氣動(dòng)肌肉作為驅(qū)動(dòng)器。 昆明理工大學(xué)武鵬飛對(duì)能抓取易碎物體的氣動(dòng)手指進(jìn)行了研究 , 采用氣動(dòng)手指位置的夾持力自適應(yīng)控制系統(tǒng) , 建立了氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)和控制理論作為主要內(nèi)容的氣動(dòng)系統(tǒng)理論學(xué)科。（3）氣動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)非常環(huán)保，系啟動(dòng)系統(tǒng)能量儲(chǔ)存比較方便，可以作為應(yīng)急能量使用。（4）氣動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度相對(duì)于電路控制，有一個(gè)較大的延遲和失真低，因而不適合于高速氣動(dòng)控制技術(shù)和復(fù)雜的信息系統(tǒng)和處理，而且氣動(dòng)信號(hào)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(dòng)技術(shù)沒有可比性。 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(dòng)。第二章 多關(guān)節(jié)手指的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模 氣動(dòng)肌肉的介紹 氣動(dòng)肌肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖21 氣動(dòng)肌肉的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 氣動(dòng)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(tái)CAD系統(tǒng)評(píng)比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計(jì)獲得十七項(xiàng)國際大獎(jiǎng)，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(jiǎng)，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。這導(dǎo)致連桿旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度θ如圖25所示。如圖26所示 圖26 基準(zhǔn)面的建立2. 繪制如圖27所示的草圖，用鼠標(biāo)選中剛剛繪制的長方形，然后在實(shí)體特征中選擇實(shí)體拉伸，輸入拉伸的距離，最后點(diǎn)擊確定，得到一個(gè)長方體。工程師可以評(píng)估和管理學(xué)科，包括運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)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(jì)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(diǎn)擊connectors按鈕，設(shè)置相關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)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(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)矩圖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(gè)關(guān)節(jié)，因此必須有三個(gè)參數(shù)的輸入，我們這里把手指的滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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，在命令窗口會(huì)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(yùn)動(dòng)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(dòng)肌肉的伸縮量，進(jìn)氣時(shí)開關(guān)閥作用，當(dāng)比例壓力閥接受到電壓信號(hào)時(shí)，由于接通的壓力與電壓信號(hào)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(jì)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。DAC7625內(nèi)部4 路獨(dú)立D/A轉(zhuǎn)換通道，內(nèi)部可以上電自動(dòng)清零 ，可以實(shí)現(xiàn)單/雙極性清零。3. 本文涉及了靈巧機(jī)械手指，從整體到關(guān)節(jié)以及手指零件涉及，通過理論計(jì)算和三維仿真，通過對(duì)各部分優(yōu)化，來尋找最優(yōu)結(jié)構(gòu)。在論文即將完成之際，我的心情久久不能平靜，大學(xué)四年有多少可愛的老師和同學(xué)陪伴我一路走來，老師在我們學(xué)業(yè)上默默的奉獻(xiàn)，同學(xué)在生活上互幫互助，我要給他們誠摯的敬意，我還要感謝把我辛苦養(yǎng)大的父母，感謝他們四年來對(duì)我的關(guān)心和支持，謝謝你們最后，以后我們不管走到哪里，不管是步入社會(huì)還是繼續(xù)學(xué)業(yè)，都不能忘記母校的栽培之恩。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。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(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它第 47 頁