發(fā)布時間：2017-11-25 04:13

  本文關鍵詞：變約束連桿機構機械手的設計研究

  更多相關文章： 變約束連桿機構 柔性手指機械手 CREO骨架模型 FSR傳感器 接觸力反饋控制

【摘要】：作為農(nóng)業(yè)大國,我國每年都會生產(chǎn)大量的農(nóng)副產(chǎn)品,并且當前物流快遞行業(yè)發(fā)展迅速,分揀工作繁重枯燥,耗費極大的人力與物力。因此有必要研制出一種能夠適用于抓取形狀、大小不一致,材質(zhì)松脆且容易損傷的物體的機械手,以代替人類完成這種單調(diào)重復的體力勞動。傳統(tǒng)的工業(yè)機械手對大負荷、單一抓取對象有著良好的抓取效率并且應用廣泛,但是不適用于前述的復雜抓取對象。為了解決這一問題,本文提出了一種變約束連桿機構機械手設計方案,以變約束連桿機構作為柔性手指關節(jié)骨架,并設計有手指方向改變調(diào)節(jié)機構,通過連桿傳遞運動與力,使得機械手既能保證足夠的抓取力、不損害抓取對象,又對不一致的抓取對象具有較好的柔順適應性。首先,設計了機械手的整體結構,包括手指結構、手指方向改變調(diào)節(jié)機構、以及驅(qū)動機構。重點對手指機構的設計參考了人類手指,使用六桿機構模擬人手指機構,并引入變約束彈簧桿,使手指機構具有柔性自由度和緩沖性,手指方向改變調(diào)節(jié)機構使機械手對于形狀不同的抓取對象具有較好適應性。其機構參考托盤抓手設計,步進電機直接驅(qū)動交叉四連桿機構設計,并對該機構進行了運動分析。驅(qū)動機構采用絲桿螺母機構配合直線軸承導桿實現(xiàn),使用步進電機驅(qū)動,具有簡單可靠地的優(yōu)點,便于控制系統(tǒng)的設計。隨后利用三維設計軟件CREO設計了機械手整體的三維模型。手指機構是機械手設計研究的重點,對手指機構進行了運動學分析,創(chuàng)新地應用CREO軟件中的骨架模型分析方法,驗證了理論模型計算的正確性,研究了手指機構的運動特性,并對指根節(jié)驅(qū)動機構進行了優(yōu)化設計。對手指機構的靜力學進行了研究探討,應用ADMAS軟件對機械手進行了抓取仿真分析。然后,設計了機械手的控制系統(tǒng)。使用工控計算機作為上位機,硬件設計部分主要為下位機部分,包括AVR控制板電路、FSR402壓力傳感器信號變送電路。步進電機采用帶編碼器的閉環(huán)驅(qū)動器驅(qū)動,實現(xiàn)高精度位置-速度控制,上下位機通信通過USB轉(zhuǎn)串口模塊實現(xiàn)。上位機程序利用Visual C++集成開發(fā)環(huán)境中的MFC模塊編寫。AVR控制程序采用CodevisionAVR軟件編譯調(diào)試。最后完成接觸力反饋控制系統(tǒng)調(diào)試,進行了壓力傳感器的標定實驗,位置-速度控制實驗,使用機械手進行了不同抓取對象的抓取實驗�？刂葡到y(tǒng)功能達到了設計要求,能夠感知接觸到抓取對象,并反饋控制步進電機減速至停機,達到不損傷抓取對象的目的。由于手指機構具有柔性自由度和緩沖性,具有針對大小不一致的抓取對象的最大、最小樣本,通過接觸力反饋系統(tǒng)檢測,對步進電機控制參數(shù)設定,實現(xiàn)對此類抓取對象的無反饋可靠抓取的潛力。
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241

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