服务机器人仿人灵巧手设计.pdf

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1、第28卷第2期南通职业大学学报V01．28No．22014年6月JoURNAL0FNANT0NGV0CATIoNALIiⅣERSITYJun．2014doi：10．3969／j．issn．1008-5327．2014．02．021服务机器人仿人灵巧手设计左骏秋，张磊，金志鹏，喜冠南，孙小刚(南通大学机械工程学院，江苏南通226019)摘要：目前设计的仿人灵巧手存在成本过高、结构复杂等问题，不利于服务机器人的动作实现与市场拓展。基于此，提出一种简易的仿人灵巧手设计方案。该方案中，仅设计了三根手指，每根手指三个自由度

2、，采用了电机驱动的欠驱动方式，手指每个关节间由交错式钢丝带传动，达到了关节同时转动的设计要求。该设计既完成了仿人动作，又能达到节省空间的目的，且结构简单而紧凑，降低了开发成本。关键词：服务机器人；仿人；灵巧手；超声波电机中图分类号：TP24文献标志码：A文章编号：1008—5327(2014)02—0078—05DesignoftheHumanoidDexterousHandofServiceRobotsZUOJun—qiu，ZHANGLei，JINZhi-peng，XIGuan-nan，SUNXiao—gang

3、(SchooloftheMechanicalEngineering，NantongUniversity，Nantong226019，China)Abstract：ThecurrenthumanoiddexteronshandiSproblematic．ofwhichthecostiSexcessiveandthestruc—tureiScomplicated．whichresultsinthatitisnotconducivetotheoperationofservicerobotsandmarketex—pan

4、sion．Basedonthis，weproposeasimplehumanoiddexteroushanddesign．Theprogram，onlydesignsthreefingers，andeachfingerhasthreedegreesoffreedom，appliesonemotor-drivenunder—drivemode．Thefingerjointsaretransmittedbyinterleavedsteelbelt，whichguaranteeseachofthemcanrotatea

5、tthesametime．Thedesignofthissimplehumanoidrobothandnotonlyensurestherealizationofhumanoidmovements。butalSOsavesspacesandcosts，withsimplebutcompactstructure．Keywords：servicerobot；humanoid；dexteroushand；ultrasonicmotor0引言手爪动作单一等缺点，与人手的灵巧性差距很大；②气吸式手爪：由吸盘、吸盘架及进排气

6、系统等组目前，利用机器人操作目标物是当今机器人成，主要用于板材、薄壁零件等目标物的吸附；③研究领域的热点，其设计与控制的合理性决定着磁吸式手爪：利用永久磁铁或电磁铁通电后产生机器人功能的完美实现。磁力，来吸取磁性材料物件，但被吸持的物件会存传统机器人手爪设计大致可分为三种。①机在剩磁，对于不能有剩磁的物件要进行退磁处理。械夹钳式手爪：一般由驱动装置、传动机构和手指但由于这三种机器人手爪是由钢、铁等磁性材料组成，该类手爪结构简单、成本低廉，但存在笨重、所制造，在高温状态下会失去磁性，故这类手爪的收稿日期：2014—

7、01—17基金项目：江苏省自然科学基金项目(BK20131205)作者简介：左俊秋(1990一)，男，江苏泰~1'1A，硕士研究生，主要研究方向为机电一体化。78第2期左骏秋，等：服务机器人仿人灵巧手设计应用主要局限在工业生产方面。为了实现手部的高度灵活性抓取，要求单个手指近几十年来，基于手爪灵巧性的要求，人们在具有合理的自由度分配，每根手指设计成三自由仿人多指灵巧手研究方面有较大投入，已设计出度手指，即由三个转动自由度和三个关节组成，这高度仿人的灵巧手【¨，但仍存在设计复杂、电机和点与人手相同，机械结构简图如图

8、1所示。基材成本高等缺点，导致一部分公司开发的高性以往的设计存在的主要问题是手指空间太能仿人灵巧手售价高达百万元。当前，机器人手指小，机构干涉问题严重，所以其内部每个机构都关节的驱动主要是采用电磁式的小型和微型直流需要精心设计，安排合理的结构位置，以避免干电机。其不足之处在于，功率／重量比随着电机体涉问题。积的减小而下降，手指微型化则不得不将电机安置在远离驱动点的地方，由