本文選題：氣動肌肉 + 靈巧手　； 參考：《浙江理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：氣動肌肉作為一種新型的驅(qū)動器,具有柔順性好、安全性高、重量/功率比大、環(huán)保等優(yōu)點,所以它被應(yīng)用于服務(wù)機器人、仿生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。本文將氣動肌肉作為驅(qū)動器,根據(jù)人手的特點,設(shè)計了一個多由度的靈巧手,并通過實驗對所設(shè)計的靈巧手指的運動進行了驗證,具有很好的理論研究和工程應(yīng)用意義。本文的主要工作如下:(1)參照人手的結(jié)構(gòu)和運動原理,根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法設(shè)計了多自由度氣動肌肉靈巧手。整個靈巧手的尺寸是人手尺寸的兩倍,其結(jié)構(gòu)包括:手指、手掌、腕關(guān)節(jié)。以手指為研究對象,對其進行了運動學(xué)正解分析,逆解分析,雅克比分析。根據(jù)運動學(xué)正解分析結(jié)果,手指各關(guān)節(jié)設(shè)計的轉(zhuǎn)動范圍:側(cè)擺關(guān)節(jié)0~30°、近關(guān)節(jié)0~60°,中關(guān)節(jié)0~60°,遠(yuǎn)關(guān)節(jié)0~45°,利用MATLAB對手指指尖運動范圍進行仿真,得到其運動范圍在一個120*105*120 mm3空間內(nèi)。(2)根據(jù)氣動回路的工作原理及需要的硬件環(huán)境,設(shè)計了氣動控制回路和硬件控制系統(tǒng)、對氣動元件和硬件進行了選型,采用PID控制器對單關(guān)節(jié)的運動進行了響應(yīng)信號的跟蹤,對上位機界面進行了編輯設(shè)計。(3)根據(jù)設(shè)計的氣動回路和硬件控制系統(tǒng),搭建了氣動肌肉靈巧手指實驗臺,利用基于PC端的上位機界面和下位機,對手指關(guān)節(jié)進行了階躍響應(yīng)和正弦響應(yīng)實驗,得到了關(guān)節(jié)的運動角度,即手指側(cè)擺關(guān)節(jié)運動的角度約為30度,近關(guān)節(jié)約為為59.55度,中關(guān)節(jié)約為60度,遠(yuǎn)關(guān)節(jié)約為44度,驗證了靈巧手指結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
[Abstract]:As a new type of driver, pneumatic muscle has the advantages of good flexibility, high safety, large weight / power ratio, and environmental protection. So it is applied to the service robot and bionic medicine. This paper designs a multi degree dexterous hand based on the characteristics of the human hand, and the dexterity designed by the experiment. The movement of the finger is verified, and it is of great theoretical and engineering significance. The main work of this paper is as follows: (1) according to the structure and movement principle of the human hand, the multi freedom pneumatic muscle dexterous hand is designed according to the structure design method. The size of the whole dexterous hand is two times the size of the human hand, and its structure includes the fingers, palms and wrists. The kinematics positive solution analysis, inverse solution analysis and Jacobian analysis were carried out with the finger as the research object. According to the results of positive kinematics analysis, the rotation range of the joint design of the finger: the lateral pendulum joint 0~30 degree, the proximal joint 0~60 degree, the middle joint 0~60 degree, the distal joint 0~45 degree, and the simulation of the finger fingertip motion range by MATLAB. The motion range is in a 120*105*120 mm3 space. (2) according to the working principle of the pneumatic circuit and the required hardware environment, the pneumatic control loop and the hardware control system are designed. The pneumatic components and hardware are selected. The PID controller is used to track the motion of the single joint, and the interface of the upper computer is edited. Design. (3) according to the designed pneumatic circuit and hardware control system, the pneumatic muscle dexterous finger experiment platform is set up. Using the upper computer interface and the lower computer based on the PC end, the step response and the sinusoidal response experiment of the finger joints are carried out. The motion angle of the joint is obtained, that is, the angle of the movement of the finger side pendulum joint is about 30 degrees, and the close off is saved. In order to save 59.55 degrees, save 60 and save 44 yuan, the rationality of dexterous finger structure design is verified.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP241

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本文編號：1951697