欠驱动三指手采摘装置的设计与抓取研究---硕士论文论

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1、分类号S225.93密级公开UDC631.3编号10299S1016042硕士学位论文欠驱动三指手采摘装置的设计与抓取研究DesignandGrabResearchonPicking-deviceBasedonUnderactuatedThree-fingeredHand指导教师尹建军作者姓名谢春申请学位级别硕士学科(专业)生物机电工程论文提交日期2013年4月论文答辩日期2013年6月学位授予单位和日期江苏大学2013年6月答辩委员会主席______________评阅人______________2013年4月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本

2、人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，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：年月日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文

3、被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日欠驱动三指手采摘装置的设计与抓取研究DesignandGrabResearchonPicking-deviceBasedonUnderactuatedThree-fingeredHand专业名称生物机电工程指导教师尹建军姓名谢春2013年6月江苏大

4、学硕士学位论文摘要欠驱动三指手是采摘机器人的核心装置之一，其设计的优劣将直接影响采摘方式和效率。本文在总结国内外欠驱动多指手研究成果的基础上，提出了一种采摘机器人用欠驱动三指手，对其进行结构设计和抓取研究，用以解决果实收获中类球形和类圆柱形果实的采摘问题。本文提出的果蔬采摘装置包括欠驱动三指手、二自由度载台、剪枝机构、力传感器以及步进电机。欠驱动三指手结构为：手掌上均匀分布三根欠驱动手指，每根手指为三根指节，每根手指的指根处配备一个驱动源。关节之间的相对转动依靠串联的四杆机构实现，结合机械限位结构和扭簧的作用，实现顺序包络果实和稳定返回初始位置。本文设计的欠驱

5、动手指机构能克服以往同类欠驱动手指各指节不能顺序碰触果实，运动中出现“卡死”等现象，以及回指时各指节不能可靠返回初始位置的问题。利用虚功原理建立单手指驱动力与三指面接触分力之间的力学模型，并应用ADAMS仿真计算出驱动力与各指面接触分力的大小关系，验证了力学模型的正确性。建立手指机构在运动过程中各指节的角速度与丝杠螺母线速度之间的关系，可以为驱动源控制提供依据。利用力封闭原理证明设计的欠驱动三指手抓取类球形和类圆柱形果实具有力封闭特性。利用摆切实验台分别对青果期和成熟期番茄果梗在3种摆切角速度下进行剪切实验，对测得的电压数据进行统计分析获得最大剪切力，用于剪枝

6、机构的设计及零件有限元分析和疲劳强度计算。设计的剪枝机构由摆动从动件盘形凸轮机构串联导杆机构而成。剪枝机构与欠驱动三指手通过二自由度载台相连接，导引剪枝机构的剪刀到达果梗位置。根据摆切实验所得剪切力对剪枝机构进行动力学分析，得到了剪枝机构的驱动力矩，为合理选择驱动源提供依据。根据动刀片的摆角范围，确定了凸轮机构摆杆的摆角要求，据此设计了凸轮的轮廓曲线，并利用ADAMS仿真验证了剪枝机构动作的正确性。利用剪枝机构动力学分析结果计算各零件在剪切瞬间的受力情况，对剪枝机构动刀片和底板进行有限元计算，得出其应力、应变和位移均在可靠范围之内，I欠驱动三指手采摘装置的设计

7、与抓取研究分别进行10000和15000次的剪切试验分析，得到其损坏百分比分别为1%和5%。关键字：欠驱动三指手，采摘装置，抓取，ADAMS，有限元分析II江苏大学硕士学位论文ABSTRACTUnder-actuatedthree-fingeredhandisoneofthemostimportantdeviceinpickingrobot,thequalityofitsdesignwilldirectlyaffectthepickingmodeandtheefficiencyofpickingrobot.Inthispaper,recentresearche

8、sinunderactuatedmut