一种新型变胞灵巧手的抓持性能分析与尺寸优化
发布时间：2021-01-03 04:26
随着智能制造的深入和协作机器人的兴起,机械手的设计与研究迫在眉睫。然而传统的机械手灵活度有限,无法完成复杂精细的工作。因此,本文设计了一款新型变胞灵巧手,将变胞原理引入灵巧手的手掌之中。通过变胞灵巧手的可重构性,提高了工作范围,丰富了手指位姿,增强了抓持的灵活性和可操作性,为灵巧手的设计和研究提供了更为广阔的思路。该手通过平面变胞手掌的构态转换,可以同时实现精确抓持和强力抓持,极大地增加了变胞灵巧手的抓持适应性。针对这款变胞灵巧手,本文建立其数学模型并分析抓持性能,进而根据抓持性能进行了手掌的设计尺寸优化。主要的研究内容如下:（1）新型变胞灵巧手数学模型的建立与分析。基于新型变胞灵巧手的结构设计,分析其变胞构型和抓持类型;在此基础上建立位置和速度的模型,得到手掌雅可比矩阵;引入手指工作平面以及手掌工作空间三角形的概念,对工作空间做进一步的分析。（2）新型变胞灵巧手的抓持灵活性分析。提出抓持三角形的概念,进行基于抓持广度、被抓持物大小及抓持姿态的分析;并在此基础上进行基于区域、姿态、被抓持物半径以及抓持点分布方案的掌内操作运动的分析。（3）新型变胞灵巧手的抓持可操作性分析。根据抓持点速度...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
智(a)汽车智能制造车
传统机器人，可以与人类近距离共同工作，为复杂、个性工序的自动化提供了可能。其采用模块化设计，可适用于工作内容多变、工作空间有限的各种环境；其成本低，易上手，并在保证生产安全的同时，保持生产的柔性，实现产线的快速切换。所以说，协作机器人的属性与智能制造的需求吻合度极高，是未来机器人行业发展的必然趋势。自2008年UR公司推出第一款商用协作机器人以来，各个传统机器人厂商纷纷踏入该领域，协作机器人的发展呈百家争鸣态势。国内对协作机器人的研发紧随其后，诞生了节卡、珞石、大族等一系列成熟的厂商（如图1-3所示）。图1-3国内的协作机器人(a)节卡机器人；(b)珞石机器人；(c)大族机器人Figure1-3CollaborativerobotsinChina:(a)JAKA,(b)ROKAE,(c)HANS协作机器人与传统机器人对末端执行器的要求并不相同。传统工业机器人因其具有批量性的特点，所以其末端执行器往往为气动吸盘或者平行夹爪，不具有普适性；而协作机器人应用于柔性生产和人机交互配合的复杂工作，所以其末端执行器需要具有针对不同目标的适应性和抓取范围及方式的广泛性，以便实现精确且多样化的操作。因此，随着协作机器人的爆发式增长，机器人行业对于高灵活度、强适应性的灵巧手的需求也在急剧增长。如果说智能制造的大环境下决定了产线多样化和制造柔性化，增加了产品迭代的速度和技术更替的广度，那么灵巧手的设计研发就赋予了其种类更多、适应性更强、操作更精细的智能解决方案。灵巧手对于机器人系统灵活性的增加，不但可以降低成本、提高效率，而且可以精简工艺流程，提高人机交互生产的能力，更好地利用机器人搭建智能社会。然而，此类灵巧手的研制往往被国外的公司垄断，如Robotiq，Barrett[3]，OnRobot以及Festo等，如图1-4所示，它们灵活性?
外国公(a)Robotiq；(b)BarreFigure1-4Theforeigndexteroushands:(
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[2]工业机器人及智能制造发展现状分析[J]. 张铁. 机电工程技术. 2014(04)
[3]变抓取力的欠驱动拟人机器人手[J]. 张文增,陈强,孙振国,徐济民,赵冬斌. 清华大学学报(自然科学版). 2003(08)
硕士论文
[1]TJU/KCL变胞四指灵巧手运动学建模与控制系统搭建[D]. 高志广.天津大学 2014
本文编号：2954312
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
智(a)汽车智能制造车
传统机器人，可以与人类近距离共同工作，为复杂、个性工序的自动化提供了可能。其采用模块化设计，可适用于工作内容多变、工作空间有限的各种环境；其成本低，易上手，并在保证生产安全的同时，保持生产的柔性，实现产线的快速切换。所以说，协作机器人的属性与智能制造的需求吻合度极高，是未来机器人行业发展的必然趋势。自2008年UR公司推出第一款商用协作机器人以来，各个传统机器人厂商纷纷踏入该领域，协作机器人的发展呈百家争鸣态势。国内对协作机器人的研发紧随其后，诞生了节卡、珞石、大族等一系列成熟的厂商（如图1-3所示）。图1-3国内的协作机器人(a)节卡机器人；(b)珞石机器人；(c)大族机器人Figure1-3CollaborativerobotsinChina:(a)JAKA,(b)ROKAE,(c)HANS协作机器人与传统机器人对末端执行器的要求并不相同。传统工业机器人因其具有批量性的特点，所以其末端执行器往往为气动吸盘或者平行夹爪，不具有普适性；而协作机器人应用于柔性生产和人机交互配合的复杂工作，所以其末端执行器需要具有针对不同目标的适应性和抓取范围及方式的广泛性，以便实现精确且多样化的操作。因此，随着协作机器人的爆发式增长，机器人行业对于高灵活度、强适应性的灵巧手的需求也在急剧增长。如果说智能制造的大环境下决定了产线多样化和制造柔性化，增加了产品迭代的速度和技术更替的广度，那么灵巧手的设计研发就赋予了其种类更多、适应性更强、操作更精细的智能解决方案。灵巧手对于机器人系统灵活性的增加，不但可以降低成本、提高效率，而且可以精简工艺流程，提高人机交互生产的能力，更好地利用机器人搭建智能社会。然而，此类灵巧手的研制往往被国外的公司垄断，如Robotiq，Barrett[3]，OnRobot以及Festo等，如图1-4所示，它们灵活性?
外国公(a)Robotiq；(b)BarreFigure1-4Theforeigndexteroushands:(
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[2]工业机器人及智能制造发展现状分析[J]. 张铁. 机电工程技术. 2014(04)
[3]变抓取力的欠驱动拟人机器人手[J]. 张文增,陈强,孙振国,徐济民,赵冬斌. 清华大学学报(自然科学版). 2003(08)
硕士论文
[1]TJU/KCL变胞四指灵巧手运动学建模与控制系统搭建[D]. 高志广.天津大学 2014
本文编号：2954312
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