类人型五指手构型的优化设计

《类人型五指手构型的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３５卷第５期哈尔滨工程大学学报Ｖｏｌ．３５№．５２０１４年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭａｙ２０１４类人型五指手构型的优化设计１１１１１２樊绍巍，陈川，姜力，曾博，刘宏，邱景辉（１．哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．哈尔滨工业大学电子与信息工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：针对人手抓握多点接触的特点，提出了一种基于形封闭理论的五指手构型优化设计方法。首先根据抓握动作要求确定出五指手构型优化设计所需要的参数，并通过Ｊ判别函数方法判别多参数输入下五指手球形

2、抓取和圆柱形抓取的形封闭性。其次引入范数域宽作为参数优化性能指标，采用区间迭代算法实现在满足形封闭前提下的五指手构型的可行区间最大化。最后以球形抓取为例，优化出了拇指指骨长度等５个重要参数的最佳设计结果，抓取仿真试验结果表明，优化后的参数范数域宽至少提高１７％，显著提升了五指手稳定抓取的能力。关键词：球形抓取；圆柱形抓取；形封闭；可行区间最大化ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０１０５０网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｏｉ／１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０１

3、０５０．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＰ２４１．３文献标志码：Ａ文章编号：１００６⁃７０４３（２０１４）０５⁃０５１７⁃０６Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｈａｎｄ１１１１１２ＦＡＮＳｈａｏｗｅｉ，ＣＨＥＮＣｈｕａｎ，ＪＩＡＮＧＬｉ，ＺＥＮＧＢｏ，ＬＩＵＨｏｎｇ，ＱＩＵＪｉｎｇｈｕｉ（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎ

4、ｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｈａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｍｃｌｏｓｕｒｅｔｈｅｏｒｙ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉ⁃ｐｏｉｎｔｃｏｎｔａｃｔｇｒａｓｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｈａｎｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎｅｃｅｓｓａ⁃ｒｙｐａｒａｍｅ

5、ｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｎｅｅｄｔｏｂｅｃｏｎｆｉｒｍｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｓｇｒａｓｐｉｎｇｍｏｖｅｍｅｎｔｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ａｎｄｔｈｅｎａｆｏｒｍ⁃ｃｌｏｓｕｒｅｓｔａｔｕｓｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅＪｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｂｏｔｈｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｇｒａｓｐａｎｄｔｈｅｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｇｒａｓｐ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｎｉｎｔｅｒｖａｌｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅ

6、ｆｅａｓｉｂｌｅｉｎｔｅｒｖａｌｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｓｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｆｏｒｍｃｌｏｓｕｒｅ，ｗｉｔｈｔｈｅｎｏｒｍｄｏｍａｉｎｗｉｄｔｈｂｅｉｎｇｉｔｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｏｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｂｅｓｔｄｅｓｉｇｎｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔ５ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｈａｎｄｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍａｎｅｘａｍｐｌｅｏｆｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｇｒａｓ

7、ｐ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｏｒａｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｓ１７％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｏｎｅ，ａｎｄｔｈｅｇｒａｓｐｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｉｖｅ⁃ｆｉｎｇｅｒｈａｎｄｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｈｅｒｉｃａｌｇｒａｓｐ；ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｇｒａｓｐ；ｆｏｒｍｃｌｏｓｕｒｅ；ｆｅａｓｉｂｌｅｉｎｔｅｒｖａｌｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ类人型五指手的构型是由手指指节的长度、指五指手设计领域一个很大的难题

8、。目前通常的做法节运动关系以及手指在手掌上的位置参数决定。而有以下３种：一是在设计具体机械结构的同时摸索构型