一种欠驱动机器人手的设计、仿真及样机研制

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1、学校代码：：１００５２３ＳＩＩＭＩＮＺＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＣＨＩＮＡ硕士学位论文一种欠驱动机暮人手的设讨、仿真及样机研刮姓名一：兰天指导教师：吴立成教授学院：信息工程学院专业：计算机科学与技术完成日期：２０１８．０５．１０学位论文使用授权书根据《中央民族大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法》，我校的博士、硕士学位获得者均须向中央民族大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。本人完全了解中央民族大学有关研宄生学位论文收藏和利用的管理规定。

2、中央民族大学拥有在《》：１著作权法规定范围内的学位论文使用权，即学位获得者必须按规定提交学位论文（包括纸质（）印刷本及电子版）；（２）为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读等服务；３根据教育部有关规定，中央民族大学向教育部指定单位提交公开的学位论（）文；（４）学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所及其万方数据电子出版社和中国学术期刊（光盘）电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发

3、表论文的权利。本人承诺：本人的学位论文是在中央民族大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。本人同意遵守上述规定。（保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口保密期限至年月止）＾作者暨授权人签字学位论文原创性声明：本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中己经注明引用的内容外，本学位论文的研宄成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的

4、内容。对本论文所涉及的研宄工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。飞学位论文作者签字：卜２０义＾６月Ｉ曰／ＩＩ摘要灵巧手是机器人的重要组成部分。机器人手为具有较好的性能和较高的一一拟人化程度，般应具有较多的关节自由度。但另方面，为降低拟人机器人手的控制难度并减小手的体积和重量，又需要尽量减少驱动器数目。采用驱动器少于关节自由度的欠驱动手指机构设计机器人手指，可同时满足这两。方面的要求，还可使机器人手指能够自适应地抓取不同形

5、状和尺寸的物体因此欠驱动手指机构成为机器人灵巧手领域一个重要的研究方向。欠驱动机器人手指在实现过程中可以选择腱驱动、摩擦轮或含弹性元件的机构，对比分析可知，前两种形式实现的机器手指只可以实现较小的抓持力。为满足结构和大抓持力相关要求，应该选择欠驱动连杆机构。但目前大部分的连杆式欠驱动机器人手的维护难度高，不容易控制。目前针对于连杆式全转动关节欠驱动手指机构分析与设计方面及机器人手的研宄还很欠缺，通过一３Ｄ打印的方式在较低成本下制造样机的方法还比较少，因此需要进步研究。具体研宄内容如下：１．基于等效

6、机构的欠驱动手指机构研究与仿真研究基于推导得到的欠驱动机器人手抓取物体各阶段的等效机构，逐步完成欠驱动手指机构尺寸的设计。并在给定外形尺寸基础上，逐步实现欠驱动手指机构的尺寸设计。机构性能仿真通过Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋ实现，并采用Ｍｏｔｉｏｎ分析模块对机构及样机进行静力学与动力学仿真。通过对不同形状和大小的物体的抓持实验来测试样机性能。并通过在相同抓持状态下使用不同参数弹簧的实验，来分析验证机构性能。２．三指机器人手设计方法研宄根据手指尺寸，运用仿生的方法研制三指机器人手样机。首先确定三指机器人手

7、的设计所遵循的基本原则：手指以及机器人手结构简单、抓取ＩＩ能力强、控制系统以及控制方式简单、安全可靠、整机重量较轻、各项成本较低。，便于和机械臂进行集成其次确定手指相对于手掌的分布方式，为了提高抓取能力采用具有手指变位机构的机器人手掌。最后通过仿真验证设计合理性。３．三指机器人手样机研制根据选定的电气系统的实际尺寸，设计满足该尺寸的三指机器人手平台并确定传动方案。在计算机仿真的基础上，对三指机器人手平台的运动进行全面的干涉接触检验。利用基于熔融堆积技术的３Ｄ打印制作样机，设计一种可以满足该

8、原理的三指机器人手平台制作方案。并通过３Ｄ打印技术制作三指机器人手样机。４．电气系统与相关程序设计根据需求对电气系统选型，并进行相关的程序编写。选取不同尺寸大小的物体进行实验，对不同物体的不同摆放方式、位置等进行多项抓取实验，并根据传感器反馈