高仿真灵巧仿人手设计与验证

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1、高仿真灵巧仿人手设计与验证冀承骏2016年1月中图分类号：UDC分类号：高仿真灵巧仿人手设计与验证作者姓名冀承骏学院名称机电学院指导教师李辉答辩委员会主席宋萍申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月DesignandVerificationofHighlySimulatedHumanoidRobotHandCandidateName:JiChengjunSchoolorDepartment:MechatronicEngineeringFacultyMentor:LiHuiChair,ThesisCommittee

2、:SongPingDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDenfence:January2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所

3、做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要仿人机器人是一种具有一定智能的、灵活机动的，能满足用户多种需求的新型机器人，这种机器人具有与人相似的外形和代人劳动的基本功能。仿人机器人最重要的执行工具就是灵巧手。根据对国内外灵巧手研究现状的分析，本文针对功能强大的机器人灵巧手的面临着过于复杂难以控制的问题，对人手的骨骼肌肉系统进行剖析，并从中得到设计灵感，再对绳驱动和欠驱动以及差动驱动进行研究，从而提出了一种采用绳驱动的欠驱动机械灵巧手。并利用自适应结构和欠驱动原理形成机械智能，从而设计出一种先进

4、的机械手，从而提高灵巧手的能力并降低复杂度。首先，针对人手的功能、拓扑结构以及驱动结构进行剖析，萃取其中对仿生设计具有指导意义的特征，加以提炼形成机械结构。使得仿生手能够在功能层面上对人手进行仿生。接着，利用仿生分析中得到的事实和理论依据，以往复式绳驱动和差动结构为核心设计了一款能够对目标进行自适应抓取的机械手，并从理论上对其进行分析和计算以及优化。最后对该仿生机械手单指和整手进行了一系列的仿真实验验证，实验证明了该机械灵巧手和手指结构能够完成对抓取目标的自适应抓取，实现了设计目标，形成了机械智能。关键词：灵巧手；机械智能；仿人；I北京理工大学硕士学位论

5、文AbstractHumanoidrobotisanewkindofintellectualflexiblerobotwhocanmeetusers’variousneed,andtherobothashuman-likeappearanceandbasefunctiontotakeplacehumanlabor.Themostimportantexecutiontoolofhumanoidrobotlikehumanisapairofhands.Accordingtoananalysisofresearchstatusofdexteroushands,

6、thisarticleisaimedatfunctionalrobotdexteroushandsgowiththeproblemthattoocomplextocontrol.Byanalysisofhumanhandskeletalmusculatureandinspiredfromit,inthispaper,aunder-actuateddesignofrobothanddrivenbystringisproposedafterstudyonstringdriveanddifferentialaction.Usingaself-adaptions

7、tructureandunderactuationtomakethemechanismsintelligent,thenwehaveanadvancedrobothandwithhighflexibilityandlowcontroldifficulty.Attheverybeginning,ananalysisonfunctiontopologyanddrivingstructureofhumanhandisstudied.Featureswhichareinspiringareextracted,afterrefinementtheybecomeme

8、chanism.Whichmakestherobothandimitatehum