【摘 要】
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随着机器人技术的飞速发展其广泛应用在社会的各个领域,机械手作为机器人与环境相互作用的最后操作机构,怎样使它像人手一样灵活地完成各种复杂的操作,抓取物体,操纵物体,机械手指
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随着机器人技术的飞速发展其广泛应用在社会的各个领域,机械手作为机器人与环境相互作用的最后操作机构,怎样使它像人手一样灵活地完成各种复杂的操作,抓取物体,操纵物体,机械手指的结构和控制算法是达到控制目标的重要保证。但一般是针对某个特定的对象而设计,很难具有人手所具有的适用能力。模仿人手研究具有多指,多关节的多指机械手的物体抓取,把持等日常动作有着重要的意义。本文首先从仿生学的角度出发,为了实现多指机械手的高度灵活性,设计了一种绳驱动式多指机械手。该多指手由一个手掌、三个手指组成,其中每个手指具有三个指节,近指节具有侧摆和弯曲两个自由度,中指节只有弯曲一个自由度,远指节与中指节具有耦合运动。每个指节由一个电机和两根绳索带动其正反运动,解决了绳驱动中绳索的单向性问题。确定绳驱动式多指机械手绳与各指节的联接方式。再在此基础上建立了绳驱动式多指机械手的坐标系及运动学模型,得出多指机械手的运动学正逆解方程和各指的雅克比矩阵。提出了一种通过指尖的运动,实现控制操作目标的位置与姿态的算法。然后根据此多指手控制算法通过C语言程序编程对多指手的运动控制进行了仿真分析。该算法与现有的算法相比适用范围更宽,从而可以更自由地实现操纵目标的位置与姿态控制。最后将文中所提的通过控制指尖运动实现对操作目标位置与姿态的控制算法应用在实际操作中,通过VRML(虚拟现实建模语言)建立的三指三自由度机械手的模型验证其控制算法的可行性。论文结尾对本课题的研究内容进行总结和展望,研究验证了本文所提出的通过指尖运动,实现对控制目标的位置与姿态的算法的可行性,对多指机械手的运动控制的研究具有很大的理论意义。
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