仿人手掌的機(jī)器人變掌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計(jì) 變掌機(jī)構(gòu) 構(gòu)型變換
摘要：針對大小不同、形狀各異的物體,機(jī)器人多指手的抓取規(guī)劃和控制問題目前尚未得到完善的解決。為此,提出利用仿人手掌來提高機(jī)器人多指手的靈巧度以及擴(kuò)大其工作空間,以降低抓取規(guī)劃和控制的難度。首先,分析了人體手掌的運(yùn)動特點(diǎn),根據(jù)人體手掌的骨骼結(jié)構(gòu),研發(fā)了一種仿人手掌的機(jī)器人變掌機(jī)構(gòu),該變掌機(jī)構(gòu)具有6個自由度,通過構(gòu)型變換,可使安裝于變掌機(jī)構(gòu)的手指改變工作空間以及抓取點(diǎn)位置。其次,通過建立變掌機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,分析已知抓取點(diǎn)個數(shù)和抓取點(diǎn)位置時變掌機(jī)構(gòu)的6個自由度。然后,利用三維軟件對變掌機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,并對其抓取動作進(jìn)行仿真。最后,通過實(shí)驗(yàn)平臺以及實(shí)物樣機(jī)進(jìn)行抓取實(shí)驗(yàn),分別利用剛性手指、柔性手指對13種不同的物體進(jìn)行抓取,驗(yàn)證了變掌機(jī)構(gòu)的抓取能力以及適應(yīng)性。該仿人手掌的機(jī)器人變掌機(jī)構(gòu)能夠簡單快速地實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)構(gòu)型,可以對尺寸、質(zhì)量、形狀差異較大的物體進(jìn)行抓取,適用于二指、三指、四指的抓取,并且可連接剛性或柔性手指,既提高了機(jī)器人多指手的抓取質(zhì)量以及適應(yīng)性,又降低了其抓取規(guī)劃和控制的難度。研究結(jié)果可對機(jī)器人多指手的普遍應(yīng)用提供借鑒意義。
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