腱传动仿人手指机构的设计与分析

为了解决仿人多自由度手指机构结构复杂的问题,提出了一种基于欠驱动原理的腱传动机构,介绍了该机构的具体实现方法,主要包括手指结构设计、关节及其转角分析、扭簧设计、电机功率计算、位置/力传感器选择和自动控制系统设计等内容,在对三维模型进行分析的基础上,设计制造出了一个手指实物模型。运动试验结果表明,该手指实物模型具有结构简单的特点,能够通过弯曲和张开动作实现物体抓取。

气动肌腱拮抗式仿生关节建模与运动控制

从仿生角度出发,基于人体手指关节的骨骼结构和肌肉发力特点,设计出一种气动肌腱驱动、腱传动的拮抗式仿生关节。针对气动肌腱的高度非线性特性,通过搭建实验平台,测试肌腱性能,采用最小二乘法建立单根气动肌腱的数学模型。基于该关节采用腱传动特点,建立关节力矩输出模型。建立关节位置/刚度解算模型,根据关节位置、关节刚度及关节输出力矩解算气动肌腱理论输入压力。采用模糊PID算法和传统PID算法实现对该关节位置闭环控制、关节刚度开环控制。实验结果表明,2种方法均能较好的跟随关节刚度,同时模糊PID算法的位置控制精度明显优于传统PID算法。

腱驱动仿人型五指灵巧手的设计

为了实现对各种物体的夹持与抓取,设计了一种仿人型五指灵巧手。从灵巧手的传动和结构两个方面出发,利用传力远、摩擦小的绳腱驱动作为灵巧手的传动方案,研究灵巧手在腱传动下的结构设计,通过耦合机构来实现手指结构的灵巧性,对手指的运动学进行分析和计算,建立DH模型,用Matlab仿真和分析工作空间,分析灵巧手抓取的可行性。

气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的设计

提出应用气动人工肌肉的五指灵巧手设计方案,包括各手指的结构设计以及手指与手掌的连接设计,手指采用腱传动方式,灵巧手总共具有17个自由度。手指端有滑觉传感,手掌中有握紧力传感。该灵巧手具有充分的自由度,结构紧凑、新颖,并具有力知觉能力,仿生性好。

基于欠驱动原理的多指灵巧手结构设计及实验研究

针对传统的多指灵巧手手指驱动源多、结构复杂,抓取过程中驱动电机保持堵转状态导致发热量大、寿命短,以及无法准确感知目标物体的位姿并施加合理的抓取力等问题,对灵巧手手指结构、系统构型及传感器等方面进行了研究。提出了一种具有欠驱动特性及自锁特性的多指灵巧手手指结构方案及具有不同承载能力的腱传动结构方案,设计了二指、三指及五指灵巧手系统构型,开发了高灵敏度、低成本一维力传感器及触觉传感器;以三指灵巧手为例,加工了实验样机,利用实验样机进行了相关实验。研究结果表明:该灵巧手的手指结构能够有效降低驱动源数量,实现机构减重,通过更改腱传动机构,可实现不同承担不同负载,具有较好的安全性和可靠性,一维力传感器及触觉传感器具有较高的灵敏度、准确性及低成本特性,该灵巧手指具有较高的重复定位精度,可完成针对不同形状物体的稳定、可靠的抓取任务。

一种具有内收外展功能的假肢手手指结构设计与分析

设计了一种能实现内收外展功能的假肢手手指。利用腱传动原理实现手指的屈曲伸展运动;四指的内收外展运动采用连杆机构实现。通过对上述两种机构的运动学分析得出理论结果,再将仿真结果与理论结果对比,并对理论曲线与仿真曲线进行分析,最后通过搭建样机进行实验验证。结果表明屈曲伸展运动符合人手的真实运动情况,内收外展运动的转角范围0°~20.53°,与人手真实的运动范围相似。