三指灵巧手原理样机研究.pdfVIP

机械设计 0 JOURNALOFMACHlNEDESIGN 三指灵巧手原理样机的研究 王立权，李平，孟庆鑫，侯玉玲 (哈尔滨】：程大学机电工程学院．-m龙江哈尔滨150001) 摘要：本文对多指灵巧手的研究文献进行分析和综述，比较了现有多指灵巧手在结构方面的优缺点，通过引进优化设 计方法，对多指灵巧手结构尺寸进行优化设计，得出包括一个手掌、三个手指共九个关节的机械手结构形式，为灵巧手的 控制及其他方面的研究提供对象。 关键词：多指灵巧手；优化设计 中图分类号：TP24 文献标识码： 式中：R——平面图形形心到旋转轴的距离： 1 引言 爿——为所旋转的图形的面积： S=2#RI (3) 目前，大多数工业机器人都使用夹钳式或平行移动式的单 式中：R——该曲线形心到旋转轴的距离： l——所旋转的曲线长度i 自由度末端执行器来夹持工件，这种末端执行器的结构简单， 设f1、12、，3、岛、口2、03分别为手指各个关节的长度 控制方便，但是，随着机器人技术的发展及其在各个领域的广 和转角，可以根据手指关节长度的关系分别求得工作空间体积 泛应用，它的缺点目益明显。因而，作为机器人与环境相互作 P和位置奇异面面积S，如图1所示。 用的最后执行者，机器人手爪的工作能力逐渐受到各国机器人 研究者的关注和重视。鉴于它能实现较多的人手功能，与机器 l卜．————一Il卜_————一ll卜_———一 人手臂配合可扩大机器人的作业范围、提高机器人的灵活程 度，故有着广阔的应用前景。近年来，国内外已在多指灵巧手 I卜———一Il卜——一I旷———一 的结构设计、运动学、动力学及控制系统等方面作了较深入的 研究。 @胁镑·。曲， 2三指灵巧手结构优化设计 ，，12+13 f／2一13l(，lf2+，30(／lIt2-／3 (d) (6) (c) 圈1工作空间截面囤 人手经过了几十万年的进化，经过了大自然优胜劣汰的优 化选择，可以说已经是最优结构了。因而多指灵巧手的结构尺 然后结合手指在工作空间内存在各向同性点曲线的充要 寸可以参考人类手指的长度比例，并通过确定优化的目标函 条件： 数，利用合适的优化算法来得到。 10引lF213 ”’(4) 首先建立优化目标函数： 1 12=画 最后根据工艺结构对连杆长度的约束以及参考人手比例 (1) minF(x)=min(uI÷+“2七2+姆÷+u4二) 删 mm， ^1 q 得出三指灵巧手各关节长度为：，l