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《超声电机驱动五指灵巧手的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要多指灵巧手在太空探索、核能开发、医疗器械等领域有着广阔的应用前景。近二十几年来，由于工程应用的迫切需要，多指灵巧手的研究工作得到了迅速的发展，并已逐渐成为一个专门的研究领域。超声电机具有体积小、重量轻；自身不产生磁场亦不受磁场、辐射和真空的影响；低速大的扭矩，可直接驱动负载等特点，使它适合作为机构受到约束的灵巧手的驱动器。本文以超声电机为驱动单元、由弹性线作为传动装置设计了一种仿人灵巧手。该灵巧手具有5个手指，每个手指具有4个自由度，共20个自由度分别由20个超声电机驱动。所设计的灵巧手将全部超声电机置于
2、掌内，具有独立的手部结构；重量估计不超过1kg。为了检验设计方案是否能达到预期的效果，运用ADAMS分析软件对灵巧手模型进行了运动学和动力学的仿真，仿真结果表明设计方案合理可行。其次，以DSP＋CPLD为核心控制器建立了5指灵巧手的运动控制系统。设计了以运动控制芯片TMS302F2812为核心的控制系统，包含DSP系统电路、驱动超声电机正反转电路、传感器信息采集电路、超声电机调速电路。完成了5指灵巧手的运动控制系统软件编制，包括系统初始化模块、关节回零模块、关节运动控制模块。采用Bang—Bang控制和增量数字PID控制相结合的控制方法
3、实现了灵巧手关节位置反馈控制。关键词：灵巧手，超声电机，DSP，CPLD，PIDi超声电机驱动的五指灵巧手ABSTRACTMulti-fingeredhandcanbeappliedinvariousfields,suchasexploringouterspace,empoldernuclearenergy,medicalinstrument.Inrecenttwentyyears,researchonmulti-fingeredhandhasbeendevelopedrapidlyfortherequisitionofengineer
4、ingapplicationandnowhasbeenanindependentresearchfield.Theultrasonicmotorhasfeaturessuchashighdrivingtorqueatlowrotationalspeed,electromagneticallyimmune,compactsizeandlightweight.Thereforeitissuitablefortheactuatorofmulti-fingeredhandthathasstructuralrestrictions.Afive-f
5、ingeredhandisdesignedinthispaper,whichdrivenbythemethodusingultrasonicmotorsandelasticelements.Ithasthumb,indexfinger,middlefinger,ringfingerandlittlefinger.EachfingerhasfourDOFS,sothehandhastotallytwentyDOFS.Inaddition,alltheUSMsareplacedinsidethehand,andthehandhasthein
6、dependentstructurewithfivefingers.Theweightofthehandislessthan1kg.ThesimulationofthekinematicsanddynamicsofthemodelisalsodevelopedinADAMStoensuretomeetthedesignrequirements.Thesimulationresultsshowthedesignisfeasibleandreasonable.Secondly,themotioncontrolsystembasedonDSP
7、andCPLDisestablishedinthepaper.Accordingtothemainschemeofthesystem,wedesignedthecircuitofDSPsystem,directionofUSMscontrolmodule,velocityofUSMscontrolmodule,A/Dtransformationandsoon.Andwealsodevelopthesoftwarewhichincludedsysteminitializationmodule,jointreturntozeromodule
8、,jointcontrolmoduleandsoon.Thefive-fingeredhandpositionfeedbackcontrolisrealizedbyadoptingatwo-modeledc
