多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析

针对机器人末端执行器机械手多功能化的需求,提出了一种多模式抓取欠驱动手。该机械手基于欠驱动理论,解决了传统复合欠驱动手存在的结构复杂、控制元件多、适应能力不强等缺点。介绍了多模式抓取欠驱动机械手的结构组成和运动过程,建立了欠驱动手的数学模型;根据几何关系对机械手进行运动分析与适应性分析,并求得机械手抓取的参数范围;在不同的抓取模式下,分别对机械手进行受力分析,利用虚功原理,计算出理论输出力。虚拟样机仿真实验表明,该机械手无需安装受力传感器及复杂的控制系统,可实现平夹和包络两种抓取模式,验证了设计的可行性。

多模式抓取变刚度机械手设计

对多模式抓取变刚度欠驱动机械手结构进行分析研究,通过电机驱动改变绳索长度实现变刚度性能。将两组绳索分别贯穿于机械手平行四边形机构以配合弹簧控制机械手的抓取动作,同时控制内部绳索以增加机械手的包络能力。该机械手相邻平行四边形框架手指内侧的铰接点采用同轴连接,外侧铰接点可以做相对运动,由此实现该机械手稳定抓取。

多模式绳牵引刚柔结合夹持器设计与分析

为了解决夹持器难以稳定夹持轮廓复杂的易损异形物体的问题,以提高夹持器的自适应性和保护抓取能力,设计了一种包括绳索驱动系统和柔性铰链结构的绳牵引刚柔结合夹持器。通过设计夹持器的绳索路径实现多种抓取模式之间的相互转换。在载荷平衡方程的基础上对两种抓取模式进行静力学建模,得到输入力与输出夹持力之间的力学模型,并通过数值仿真和物理试验验证力学模型的正确性与夹持器的抓取性能。最后,分别对不同几何形状和不同刚度的抓取目标进行抓取试验,验证了夹持器自适应保护抓取的能力。