基于指间协同的欠驱动假手机构研究

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1、硕士学位论文基于指间协同的欠驱动假手机构研究RESEARCHONUNDERACTUATEDANTHROPOMORPHICHANDMECHANISMBASEDONFINGERS’KINEMATICSYNERGY程明哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TP242.3学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工学硕士学位论文基于指间协同的欠驱动假手机构研究硕士研究生：程明导师：姜力教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:242.3U.D.C:621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONUNDERACTUATEDANTHROPOMORPHICHANDMECHANISMBASEDONFINGERS’KINEMATICSYNERGYCandidate：ChengMingSupervisor：Prof.JiangLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngin

3、eeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要假手作为康复医学工程的重要内容和组成部分，是使残疾人康复、回归社会的重要手段。因此，如何设计外形和功能都高度仿人的假手，并使其能够对不同被抓物体都具有高度的自适应性能力，一直是假手研究领域的重点。本文结合国家“973”计划的主题项目课题

4、“操作感知一体化灵巧假肢设计制造与性能评估”研制驱动数目少，灵活性高，价格低廉、操作可靠、控制简单，且具有高度仿人外观和运动形式的欠驱动假手，使其满足截肢患者的生活、心理需要。本课题的设计重点主要集中在如何根据人手功能运动谱的指导，设计出驱动数少、灵活性高、控制简单、输出力大和成本低的欠驱动假手。HIT-VI手的假手样机由五个手指、一套协同机构、三套电机齿轮箱传动系统和一个手掌安装版组成。每个手指具有3个指节和3个旋转关节，具有2个自由度。协同机构为假手的核心组成部分，包括了一套协同连杆机构和三个直线导轨组成，由两个电机协

5、同驱动，手指之间具有一定的协同运动关系，又因为协同连杆中间具有一个柔性回转关节，使得协同连杆机构具有很强的自适应抓握能力。由于手掌中的结构布局形式，协同连杆的三个输出点具有位置限制，柔性回转关节结合位置的限制，使得假手协同机构能够灵活的完成丰富的假手指示动作以及自适应抓取动作。人手的手指运动模式是连续的，即在遇到物体之前手指关节间耦合联动。因此，HIT-VI欠驱动假手的手指设计为具有耦合和欠驱动双重特点，手指在自由空间运动时，手指关节间间成比例联动，当某一个指节首先接触物体以后，下一级指节将继续转动，从而完成对被操作物体的

6、自适应抓取。文中的第二部分给出了欠驱动假手的设计指标和传动系统方案，第三部分详述了HIT-VI假手指间协同机构的设计理念与思想及其详细设计方法。第四部分设计了一种耦合-欠驱动自适应手指，文中在最后一部分通过实验的方式验证了耦合-欠驱动手指的拟人性和自适应性，验证了假手的灵巧性和自适应抓取能力。关键词：欠驱动，假手，协同，自适应I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanimportantelementoftherehabilitationmedicineproject,prosthetichandisanimp

7、ortantmeanstoachievetherehabilitationofthedisabledorsocialregression.Therefore,howtodesignaprosthetichandwhichishighlyhumanoidinformandfunction,andwithhighlyadaptivecapabilitiesfordifferentobjects,hasbeenthefocusofthisresearcharea.Baseonthenational973programwhoset

8、opicis“design,manufacturingandperformanceevaluationofanintergratedsmartprosthetichandwithoperationperception”,anunderactuatedprosthestichandwithlessdriv