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欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析
1
作者
张林
王兴东
+1 位作者
孙伟
龚彩云
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2024年第1期47-54,共8页
传统欠驱动机械手的运动空间相对固定、操作功能单一,对抓取物没有较强的自适应性,为此设计一种新的连杆式欠驱动灵巧手机构,并进行设计优化和仿真抓取实验。阐述了该灵巧手的整体机构设计及工作原理,其可实现包络和指尖两种抓取模式。...
传统欠驱动机械手的运动空间相对固定、操作功能单一,对抓取物没有较强的自适应性,为此设计一种新的连杆式欠驱动灵巧手机构,并进行设计优化和仿真抓取实验。阐述了该灵巧手的整体机构设计及工作原理,其可实现包络和指尖两种抓取模式。根据手指的几何尺寸采用协同耦合方式设计手掌尺寸,利用可变手掌协同手指抓取,提高了灵巧手在抓取形状复杂和不同尺寸物体时的自适应性。基于虚功原理建立灵巧手单指各关节的接触力模型,针对抓取过程中存在的抓取力不足及抓取不稳等问题,使用NSGA-II优化算法对单指机构的杆长进行尺度综合。利用建立的虚拟样机进行仿真抓取实验,结果表明,该灵巧手具有较强的自适应性,能够稳定抓取多种形状和尺寸的物体。
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关键词
欠
驱动
灵巧
手
协同耦合设计
尺度综合
动力学仿真
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职称材料
基于变胞理论的欠驱动多指节灵巧手指的构态分析
被引量:
3
2
作者
何竞飞
徐超
+1 位作者
潘祺
邓华
《机械设计》
CSCD
北大核心
2014年第3期34-38,共5页
基于变胞机构理论,提出了一种新的分析欠驱动多指节灵巧手指的方法,定义了欠驱动二指节灵巧手指抓取过程的3个构态,并通过邻接矩阵建立了各构态之间转换的关系方程,从而从根本上解释了灵巧手指的欠驱动原理,为欠驱动灵巧手的机构设计及...
基于变胞机构理论,提出了一种新的分析欠驱动多指节灵巧手指的方法,定义了欠驱动二指节灵巧手指抓取过程的3个构态,并通过邻接矩阵建立了各构态之间转换的关系方程,从而从根本上解释了灵巧手指的欠驱动原理,为欠驱动灵巧手的机构设计及控制规划提供了理论指导。建立了欠驱动二指节灵巧手指的运动学方程,分构态分析了灵巧手指的运动学特性,结果表明欠驱动灵巧手指运动中构态间变换的平顺性非常重要,并相应提出了两种设计方案。提出的构态分析法在欠驱动三指节或多指节灵巧手指的分析中同样适用。
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关键词
变胞理论
欠
驱动
灵巧
手指
构态分析
运动特性
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职称材料
欠驱动灵巧手机构设计
被引量:
2
3
作者
唐新星
张楠
+1 位作者
张习烨
周鹏飞
《重型机械》
2014年第6期9-13,共5页
设计了欠驱动灵巧手的机械结构。在分析人手的特点以及现有欠驱动灵巧手机构设计上存在的缺点,设计了灵巧手机构原理模型,并在此基础上设计了3关节、4自由度的欠驱动机械手结构,包含手指基座传动机构、掌骨关节指段、近掌骨关节指段、...
设计了欠驱动灵巧手的机械结构。在分析人手的特点以及现有欠驱动灵巧手机构设计上存在的缺点,设计了灵巧手机构原理模型,并在此基础上设计了3关节、4自由度的欠驱动机械手结构,包含手指基座传动机构、掌骨关节指段、近掌骨关节指段、远掌骨关节指段,在3个电机驱动下,各关节指段通过腱绳实现运动与力的传递;对机构的运动学进行了分析,并绘出了指间的运动空间;利用ADAMS对动力传动机构、关节转矩进行了仿真,仿真结果表明,手指基座的传动精度较高,且关节在运动过程中力矩变化不大。
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关键词
欠
驱动
灵巧
手
机构设计
运动学方程
动力学仿真
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职称材料
欠驱动五指灵巧手及控制系统设计
被引量:
4
4
作者
张习烨
唐新星
+1 位作者
张楠
倪涛
《机床与液压》
北大核心
2014年第15期5-9,共5页
模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动...
模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动的指尖运动的工作空间域进行了对比,结果表明关节结构顺序驱动方法具有更大的工作域空间;最后,介绍了控制系统方案与电路,初步实现了欠驱动五指灵巧手的弯曲/伸展与内收/外展运动,其控制效果良好。
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关键词
欠
驱动
灵巧
手
工作空间域
Matlab
ROBOTICS
TOOLBOX
直流电机
PWM调速
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职称材料
高超声速飞机机载作动系统发展分析
5
作者
李洋
成超乾
+1 位作者
陈龙
焦宗夏
《航空科学技术》
2023年第11期44-50,共7页
吸气式高超声速飞机面临严酷的高动压、大热流飞行环境,要求机载系统既要兼具高功率、高效能与高耐热能力,又要满足严苛的体积、重量(质量)与能量约束,给飞控作动系统设计带来了极大的技术挑战。本文通过对高超声速飞机任务和平台动力...
吸气式高超声速飞机面临严酷的高动压、大热流飞行环境,要求机载系统既要兼具高功率、高效能与高耐热能力,又要满足严苛的体积、重量(质量)与能量约束,给飞控作动系统设计带来了极大的技术挑战。本文通过对高超声速飞机任务和平台动力特点的分析,系统地论述了其飞控作动系统面临的挑战,包括能源、结构和热管理等问题。基于已有高速飞机的公开资料,对作动技术发展现状进行了梳理,结合热管理与机载能源的发展趋势,展望了高超声速飞机作动系统的重点发展方向,并给出了具有可行性的发展路线。
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关键词
高超声速
作动系统
多电化
高压化
灵巧驱动
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职称材料
仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践
被引量:
7
6
作者
黄文正
张丹
+3 位作者
朱佳
张宝生
李昂
王洋
《绿色科技》
2018年第6期168-173,共6页
指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运...
指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运用了欠驱动的思想,非常符合节能环保的科学发展思想。该机械手臂主要由仿人机械臂和灵巧机械手两部分组成。灵巧机械手一共有16个自由度,拥有5个手指和一个手掌。每个手指都包含3个被驱动关节,每个手指包含3个自由度,大拇指与手掌之间添加一个自由度。仿人机械臂则拥有6个自由度,在仿人的关节处皆添加有自由度,以实现所需的基本动作。设计制作过程中大量运用了增材制造技术(3D打印)、计算机辅助设计(CAD)等先进技术。使用结果表明:该机械手臂能够实现2kg有效载荷的抓取和灵巧运动。
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关键词
仿人机械臂
欠
驱动
灵巧
手
3D打印
人体骨骼研究
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职称材料
基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手抓取方法
被引量:
1
7
作者
丛明
吴敏杰
+1 位作者
杜宇
李泳耀
《华中科技大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期29-35,共7页
针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,...
针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,从而简化欠驱动灵巧手的抓取规划.深度学习算法在测试集中的识别准确率达98.70%,对未知物体的识别准确率达82.70%,具有较好的泛化能力.当执行自主抓取时,深度学习方法的不准确性通过欠驱动手的自适应性得到了一定的补偿.通过UR3e机械臂搭载欠驱动灵巧手对24个物体进行抓取实验,在120次抓取中平均成功率为90.80%.实验结果表明所提方法能适应不同形状大小的物体,具备抓取实用性.
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关键词
欠
驱动
灵巧
手
抓取模式识别
深度学习
自主抓取
图像处理
原文传递
题名
欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析
1
作者
张林
王兴东
孙伟
龚彩云
机构
武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室
出处
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2024年第1期47-54,共8页
基金
国家自然科学基金项目(51875418)。
文摘
传统欠驱动机械手的运动空间相对固定、操作功能单一,对抓取物没有较强的自适应性,为此设计一种新的连杆式欠驱动灵巧手机构,并进行设计优化和仿真抓取实验。阐述了该灵巧手的整体机构设计及工作原理,其可实现包络和指尖两种抓取模式。根据手指的几何尺寸采用协同耦合方式设计手掌尺寸,利用可变手掌协同手指抓取,提高了灵巧手在抓取形状复杂和不同尺寸物体时的自适应性。基于虚功原理建立灵巧手单指各关节的接触力模型,针对抓取过程中存在的抓取力不足及抓取不稳等问题,使用NSGA-II优化算法对单指机构的杆长进行尺度综合。利用建立的虚拟样机进行仿真抓取实验,结果表明,该灵巧手具有较强的自适应性,能够稳定抓取多种形状和尺寸的物体。
关键词
欠
驱动
灵巧
手
协同耦合设计
尺度综合
动力学仿真
Keywords
underactuated dexterous hand
collaborative coupling design
dimensional synthesis
dynamics simulation
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
下载PDF
职称材料
题名
基于变胞理论的欠驱动多指节灵巧手指的构态分析
被引量:
3
2
作者
何竞飞
徐超
潘祺
邓华
机构
中南大学高性能复杂制造国家重点实验室
出处
《机械设计》
CSCD
北大核心
2014年第3期34-38,共5页
基金
国家重点基础研究发展"973"规划资助项目(2011CB013300-G)
文摘
基于变胞机构理论,提出了一种新的分析欠驱动多指节灵巧手指的方法,定义了欠驱动二指节灵巧手指抓取过程的3个构态,并通过邻接矩阵建立了各构态之间转换的关系方程,从而从根本上解释了灵巧手指的欠驱动原理,为欠驱动灵巧手的机构设计及控制规划提供了理论指导。建立了欠驱动二指节灵巧手指的运动学方程,分构态分析了灵巧手指的运动学特性,结果表明欠驱动灵巧手指运动中构态间变换的平顺性非常重要,并相应提出了两种设计方案。提出的构态分析法在欠驱动三指节或多指节灵巧手指的分析中同样适用。
关键词
变胞理论
欠
驱动
灵巧
手指
构态分析
运动特性
Keywords
metamorphic mechanisms
under-actuated multi- phalanx dexterous finger
configuration analysis
kinematics charac- teristics
分类号
TH112 [机械工程—机械设计及理论]
下载PDF
职称材料
题名
欠驱动灵巧手机构设计
被引量:
2
3
作者
唐新星
张楠
张习烨
周鹏飞
机构
长春工业大学机电工程学院
长城汽车股份有限公司技术研究院
出处
《重型机械》
2014年第6期9-13,共5页
基金
教育部博士点基金资助项目(20110061120033)
吉林省自然科学基金资助项目(201115153)
国家级大学生创新创业训练计划项目(201210190001)
文摘
设计了欠驱动灵巧手的机械结构。在分析人手的特点以及现有欠驱动灵巧手机构设计上存在的缺点,设计了灵巧手机构原理模型,并在此基础上设计了3关节、4自由度的欠驱动机械手结构,包含手指基座传动机构、掌骨关节指段、近掌骨关节指段、远掌骨关节指段,在3个电机驱动下,各关节指段通过腱绳实现运动与力的传递;对机构的运动学进行了分析,并绘出了指间的运动空间;利用ADAMS对动力传动机构、关节转矩进行了仿真,仿真结果表明,手指基座的传动精度较高,且关节在运动过程中力矩变化不大。
关键词
欠
驱动
灵巧
手
机构设计
运动学方程
动力学仿真
Keywords
underactuated dexterous hand
mechanism design
kinematics equation
dynamics simulation
分类号
TP24 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
下载PDF
职称材料
题名
欠驱动五指灵巧手及控制系统设计
被引量:
4
4
作者
张习烨
唐新星
张楠
倪涛
机构
长春工业大学机电工程学院
吉林大学机械科学与工程学院
出处
《机床与液压》
北大核心
2014年第15期5-9,共5页
基金
教育部博士点基金资助项目(20110061120033)
吉林省自然科学基金资助项目(201115153)
国家级大学生创新创业训练计划项目(201210190001)
文摘
模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动的指尖运动的工作空间域进行了对比,结果表明关节结构顺序驱动方法具有更大的工作域空间;最后,介绍了控制系统方案与电路,初步实现了欠驱动五指灵巧手的弯曲/伸展与内收/外展运动,其控制效果良好。
关键词
欠
驱动
灵巧
手
工作空间域
Matlab
ROBOTICS
TOOLBOX
直流电机
PWM调速
Keywords
Under-actuated dexterous hand
Movement spatial domain
Matlab Robotics Toolbox
DC motor
PWM speed control
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
高超声速飞机机载作动系统发展分析
5
作者
李洋
成超乾
陈龙
焦宗夏
机构
北京航空航天大学
流体动力基础件与机电系统国家重点实验室
北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室
中国航空研究院
出处
《航空科学技术》
2023年第11期44-50,共7页
基金
国家自然科学基金(52272409)
流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金(GZKF-202111)。
文摘
吸气式高超声速飞机面临严酷的高动压、大热流飞行环境,要求机载系统既要兼具高功率、高效能与高耐热能力,又要满足严苛的体积、重量(质量)与能量约束,给飞控作动系统设计带来了极大的技术挑战。本文通过对高超声速飞机任务和平台动力特点的分析,系统地论述了其飞控作动系统面临的挑战,包括能源、结构和热管理等问题。基于已有高速飞机的公开资料,对作动技术发展现状进行了梳理,结合热管理与机载能源的发展趋势,展望了高超声速飞机作动系统的重点发展方向,并给出了具有可行性的发展路线。
关键词
高超声速
作动系统
多电化
高压化
灵巧驱动
Keywords
hypersonic speed
actuation system
more-electric
high pressure
smart actuator
分类号
V227.8 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践
被引量:
7
6
作者
黄文正
张丹
朱佳
张宝生
李昂
王洋
机构
大连民族大学工程教育学院
出处
《绿色科技》
2018年第6期168-173,共6页
基金
2017年度大学生创新创业训练计划国家级基金项目(编号:201712026077)
文摘
指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运用了欠驱动的思想,非常符合节能环保的科学发展思想。该机械手臂主要由仿人机械臂和灵巧机械手两部分组成。灵巧机械手一共有16个自由度,拥有5个手指和一个手掌。每个手指都包含3个被驱动关节,每个手指包含3个自由度,大拇指与手掌之间添加一个自由度。仿人机械臂则拥有6个自由度,在仿人的关节处皆添加有自由度,以实现所需的基本动作。设计制作过程中大量运用了增材制造技术(3D打印)、计算机辅助设计(CAD)等先进技术。使用结果表明:该机械手臂能够实现2kg有效载荷的抓取和灵巧运动。
关键词
仿人机械臂
欠
驱动
灵巧
手
3D打印
人体骨骼研究
分类号
TP241 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手抓取方法
被引量:
1
7
作者
丛明
吴敏杰
杜宇
李泳耀
机构
大连理工大学机械工程学院
大连交通大学机械工程学院
出处
《华中科技大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期29-35,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(61873045)
大连理工大学引进人才科研启动项目(DUT22RC(6)003)。
文摘
针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,从而简化欠驱动灵巧手的抓取规划.深度学习算法在测试集中的识别准确率达98.70%,对未知物体的识别准确率达82.70%,具有较好的泛化能力.当执行自主抓取时,深度学习方法的不准确性通过欠驱动手的自适应性得到了一定的补偿.通过UR3e机械臂搭载欠驱动灵巧手对24个物体进行抓取实验,在120次抓取中平均成功率为90.80%.实验结果表明所提方法能适应不同形状大小的物体,具备抓取实用性.
关键词
欠
驱动
灵巧
手
抓取模式识别
深度学习
自主抓取
图像处理
Keywords
under-actuated dexterous hand
grasp type detection
deep learning
autonomous grasping
image processing
分类号
TP241.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析
张林
王兴东
孙伟
龚彩云
《武汉科技大学学报》
CAS
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
基于变胞理论的欠驱动多指节灵巧手指的构态分析
何竞飞
徐超
潘祺
邓华
《机械设计》
CSCD
北大核心
2014
3
下载PDF
职称材料
3
欠驱动灵巧手机构设计
唐新星
张楠
张习烨
周鹏飞
《重型机械》
2014
2
下载PDF
职称材料
4
欠驱动五指灵巧手及控制系统设计
张习烨
唐新星
张楠
倪涛
《机床与液压》
北大核心
2014
4
下载PDF
职称材料
5
高超声速飞机机载作动系统发展分析
李洋
成超乾
陈龙
焦宗夏
《航空科学技术》
2023
0
下载PDF
职称材料
6
仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践
黄文正
张丹
朱佳
张宝生
李昂
王洋
《绿色科技》
2018
7
下载PDF
职称材料
7
基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手抓取方法
丛明
吴敏杰
杜宇
李泳耀
《华中科技大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
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