一種新型變胞靈巧手的抓持性能分析與尺寸優(yōu)化
發(fā)布時間：2021-01-03 04:26
隨著智能制造的深入和協(xié)作機器人的興起,機械手的設(shè)計與研究迫在眉睫。然而傳統(tǒng)的機械手靈活度有限,無法完成復(fù)雜精細的工作。因此,本文設(shè)計了一款新型變胞靈巧手,將變胞原理引入靈巧手的手掌之中。通過變胞靈巧手的可重構(gòu)性,提高了工作范圍,豐富了手指位姿,增強了抓持的靈活性和可操作性,為靈巧手的設(shè)計和研究提供了更為廣闊的思路。該手通過平面變胞手掌的構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)換,可以同時實現(xiàn)精確抓持和強力抓持,極大地增加了變胞靈巧手的抓持適應(yīng)性。針對這款變胞靈巧手,本文建立其數(shù)學(xué)模型并分析抓持性能,進而根據(jù)抓持性能進行了手掌的設(shè)計尺寸優(yōu)化。主要的研究內(nèi)容如下:（1）新型變胞靈巧手數(shù)學(xué)模型的建立與分析。基于新型變胞靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計,分析其變胞構(gòu)型和抓持類型;在此基礎(chǔ)上建立位置和速度的模型,得到手掌雅可比矩陣;引入手指工作平面以及手掌工作空間三角形的概念,對工作空間做進一步的分析。（2）新型變胞靈巧手的抓持靈活性分析。提出抓持三角形的概念,進行基于抓持廣度、被抓持物大小及抓持姿態(tài)的分析;并在此基礎(chǔ)上進行基于區(qū)域、姿態(tài)、被抓持物半徑以及抓持點分布方案的掌內(nèi)操作運動的分析。（3）新型變胞靈巧手的抓持可操作性分析。根據(jù)抓持點速度...
【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
智(a)汽車智能制造車
傳統(tǒng)機器人，可以與人類近距離共同工作，為復(fù)雜、個性工序的自動化提供了可能。其采用模塊化設(shè)計，可適用于工作內(nèi)容多變、工作空間有限的各種環(huán)境；其成本低，易上手，并在保證生產(chǎn)安全的同時，保持生產(chǎn)的柔性，實現(xiàn)產(chǎn)線的快速切換。所以說，協(xié)作機器人的屬性與智能制造的需求吻合度極高，是未來機器人行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。自2008年UR公司推出第一款商用協(xié)作機器人以來，各個傳統(tǒng)機器人廠商紛紛踏入該領(lǐng)域，協(xié)作機器人的發(fā)展呈百家爭鳴態(tài)勢。國內(nèi)對協(xié)作機器人的研發(fā)緊隨其后，誕生了節(jié)卡、珞石、大族等一系列成熟的廠商（如圖1-3所示）。圖1-3國內(nèi)的協(xié)作機器人(a)節(jié)卡機器人；(b)珞石機器人；(c)大族機器人Figure1-3CollaborativerobotsinChina:(a)JAKA,(b)ROKAE,(c)HANS協(xié)作機器人與傳統(tǒng)機器人對末端執(zhí)行器的要求并不相同。傳統(tǒng)工業(yè)機器人因其具有批量性的特點，所以其末端執(zhí)行器往往為氣動吸盤或者平行夾爪，不具有普適性；而協(xié)作機器人應(yīng)用于柔性生產(chǎn)和人機交互配合的復(fù)雜工作，所以其末端執(zhí)行器需要具有針對不同目標的適應(yīng)性和抓取范圍及方式的廣泛性，以便實現(xiàn)精確且多樣化的操作。因此，隨著協(xié)作機器人的爆發(fā)式增長，機器人行業(yè)對于高靈活度、強適應(yīng)性的靈巧手的需求也在急劇增長。如果說智能制造的大環(huán)境下決定了產(chǎn)線多樣化和制造柔性化，增加了產(chǎn)品迭代的速度和技術(shù)更替的廣度，那么靈巧手的設(shè)計研發(fā)就賦予了其種類更多、適應(yīng)性更強、操作更精細的智能解決方案。靈巧手對于機器人系統(tǒng)靈活性的增加，不但可以降低成本、提高效率，而且可以精簡工藝流程，提高人機交互生產(chǎn)的能力，更好地利用機器人搭建智能社會。然而，此類靈巧手的研制往往被國外的公司壟斷，如Robotiq，Barrett[3]，OnRobot以及Festo等，如圖1-4所示，它們靈活性?
外國公(a)Robotiq；(b)BarreFigure1-4Theforeigndexteroushands:(
【參考文獻】：
期刊論文
[1]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟. 中國機械工程. 2015(17)
[2]工業(yè)機器人及智能制造發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 張鐵. 機電工程技術(shù). 2014(04)
[3]變抓取力的欠驅(qū)動擬人機器人手[J]. 張文增,陳強,孫振國,徐濟民,趙冬斌. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(08)
碩士論文
[1]TJU/KCL變胞四指靈巧手運動學(xué)建模與控制系統(tǒng)搭建[D]. 高志廣.天津大學(xué) 2014
本文編號：2954312
【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：77 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
智(a)汽車智能制造車
傳統(tǒng)機器人，可以與人類近距離共同工作，為復(fù)雜、個性工序的自動化提供了可能。其采用模塊化設(shè)計，可適用于工作內(nèi)容多變、工作空間有限的各種環(huán)境；其成本低，易上手，并在保證生產(chǎn)安全的同時，保持生產(chǎn)的柔性，實現(xiàn)產(chǎn)線的快速切換。所以說，協(xié)作機器人的屬性與智能制造的需求吻合度極高，是未來機器人行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。自2008年UR公司推出第一款商用協(xié)作機器人以來，各個傳統(tǒng)機器人廠商紛紛踏入該領(lǐng)域，協(xié)作機器人的發(fā)展呈百家爭鳴態(tài)勢。國內(nèi)對協(xié)作機器人的研發(fā)緊隨其后，誕生了節(jié)卡、珞石、大族等一系列成熟的廠商（如圖1-3所示）。圖1-3國內(nèi)的協(xié)作機器人(a)節(jié)卡機器人；(b)珞石機器人；(c)大族機器人Figure1-3CollaborativerobotsinChina:(a)JAKA,(b)ROKAE,(c)HANS協(xié)作機器人與傳統(tǒng)機器人對末端執(zhí)行器的要求并不相同。傳統(tǒng)工業(yè)機器人因其具有批量性的特點，所以其末端執(zhí)行器往往為氣動吸盤或者平行夾爪，不具有普適性；而協(xié)作機器人應(yīng)用于柔性生產(chǎn)和人機交互配合的復(fù)雜工作，所以其末端執(zhí)行器需要具有針對不同目標的適應(yīng)性和抓取范圍及方式的廣泛性，以便實現(xiàn)精確且多樣化的操作。因此，隨著協(xié)作機器人的爆發(fā)式增長，機器人行業(yè)對于高靈活度、強適應(yīng)性的靈巧手的需求也在急劇增長。如果說智能制造的大環(huán)境下決定了產(chǎn)線多樣化和制造柔性化，增加了產(chǎn)品迭代的速度和技術(shù)更替的廣度，那么靈巧手的設(shè)計研發(fā)就賦予了其種類更多、適應(yīng)性更強、操作更精細的智能解決方案。靈巧手對于機器人系統(tǒng)靈活性的增加，不但可以降低成本、提高效率，而且可以精簡工藝流程，提高人機交互生產(chǎn)的能力，更好地利用機器人搭建智能社會。然而，此類靈巧手的研制往往被國外的公司壟斷，如Robotiq，Barrett[3]，OnRobot以及Festo等，如圖1-4所示，它們靈活性?
外國公(a)Robotiq；(b)BarreFigure1-4Theforeigndexteroushands:(
【參考文獻】：
期刊論文
[1]智能制造——“中國制造2025”的主攻方向[J]. 周濟. 中國機械工程. 2015(17)
[2]工業(yè)機器人及智能制造發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 張鐵. 機電工程技術(shù). 2014(04)
[3]變抓取力的欠驅(qū)動擬人機器人手[J]. 張文增,陳強,孫振國,徐濟民,趙冬斌. 清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2003(08)
碩士論文
[1]TJU/KCL變胞四指靈巧手運動學(xué)建模與控制系統(tǒng)搭建[D]. 高志廣.天津大學(xué) 2014
本文編號：2954312
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