具有自适应抓取能力欠驱动假肢手研究

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1、AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignofanunderactuatedprosthetichandwithadaptivegraspingcapabilitiesCandidate:ZhangKekeMajor:MechatronicsEngineeringSupervisor:ProfessorXiongCaihuaHuazhongUniversityofScie

2、nceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan.,2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向

3、国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要理想的假肢手不仅仅具有装饰功能，而且能够在感觉和运动功能上替代人手，但是现在国内外实验室研究的假肢手还不能达到这种理想的要求。为了制作一种具有自适应抓取能力

4、的仿人假肢手，全文内容如下：1）设计一个新型欠驱动假肢手，并介绍假肢手的设计细节，制作的样机结构紧凑，拟人和易于控制。这个假肢手仅用3个电机驱动15个自由度：一个电机驱动拇指，另外两个分别驱动两个手指。文中首先描述了一种欠驱动手指的设计方法，然后介绍如何通过差速器实现手指间欠驱动，如何通过外槽轮和曲柄连杆机构的耦合来实现拇指的三自由度。最后介绍了假肢手外观设计方法，假肢手的ADAMS运动学仿真。2）开展对机械系统原理和结构的分析，提出了基于DSP的结构简单、开发周期短、具有力反馈的运动控制系统，该控制系统用于驱

5、动各手指动作。本文介绍了控制系统的硬件设计和软件设计方法。硬件设计的内容主要包括电平转换电路、传感器选型及其处理电路、伺服电机和直线电机选型及与手臂DSP通讯；软件设计的内容主要包括控制软件流程图。3）进行假肢手的抓握实验和假肢手的力学性能测试实验。经过试验验证，假肢手能够满足日常生活的功能要求，包括圆柱抓取，包络抓取，指尖捏取和侧捏。满足功能要求的基础上，假肢手必须具有良好的力学性能。分别进行了摩擦系数评估，广义抓取力评估，侧捏力评估和食指、中指指尖力评估实验，可以大致了解假肢手的力学性能，对以后的结构改进有

6、较大的意义。关键词：欠驱动，假肢手，槽轮机构，控制系统I华中科技大学硕士学位论文AbstractAnidealprosthetichandshouldnotonlyhaveestheticvalues,butalsocanreplaceahumanhandtomoveandeventofeel.Currently,theprosthetichandsinthedomesticandforeignlaboratories,however,arefarfromperfect.Inordertomakeananthr

7、opomorphicprosthetichandwiththecapabilityofgraspingthingsadaptively,thestudyisasfollows.Anovelunder-actuatedprosthetichandisdesigned,themechanicaldetailsofwhichiselaborated.Thisprototypeiscompact,anthropomorphic,andeasytocontrol.Thishandhas15DOFbyusingonly3m

8、otorsoneofwhichtocontrolthethumb,whiletheothers,twofingersrespectively.Thedesignofunder-actuatedtendon-drivenfingersisintroduced,followedbytheintroductiontothemechanismsdrivingthedifferences,alo