高仿真灵巧仿人手设计与验证

发布时间：2017-04-10 19:04

  本文关键词：高仿真灵巧仿人手设计与验证，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：仿人机器人是一种具有一定智能的、灵活机动的,能满足用户多种需求的新型机器人,这种机器人具有与人相似的外形和代人劳动的基本功能。仿人机器人最重要的执行工具就是灵巧手。根据对国内外灵巧手研究现状的分析,本文针对功能强大的机器人灵巧手的面临着过于复杂难以控制的问题,对人手的骨骼肌肉系统进行剖析,并从中得到设计灵感,再对绳驱动和欠驱动以及差动驱动进行研究,从而提出了一种采用绳驱动的欠驱动机械灵巧手。并利用自适应结构和欠驱动原理形成机械智能,从而设计出一种先进的机械手,从而提高灵巧手的能力并降低复杂度。首先,针对人手的功能、拓扑结构以及驱动结构进行剖析,萃取其中对仿生设计具有指导意义的特征,加以提炼形成机械结构。使得仿生手能够在功能层面上对人手进行仿生。接着,利用仿生分析中得到的事实和理论依据,以往复式绳驱动和差动结构为核心设计了一款能够对目标进行自适应抓取的机械手,并从理论上对其进行分析和计算以及优化。最后对该仿生机械手单指和整手进行了一系列的仿真实验验证,实验证明了该机械灵巧手和手指结构能够完成对抓取目标的自适应抓取,实现了设计目标,形成了机械智能。
【关键词】：灵巧手 机械智能 仿人
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 选题的目的和意义9-11
• 1.2 灵巧手国内外研究现状11-15
• 1.2.1 灵巧手国外研究现状11-14
• 1.2.2 灵巧手国内研究现状14-15
• 1.3 本文研究内容15-17
• 第2章 仿生分析17-27
• 2.1 人手典型功能17-18
• 2.2 人手掌的拓扑结构18-24
• 2.2.1 人手自由度分析18-21
• 2.2.2 手指灵活性21-22
• 2.2.3 手指力量22-23
• 2.2.4 关节的动作耦合23-24
• 2.3 人手的驱动结构24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 机械设计27-51
• 3.1 结构概述27-28
• 3.2 手掌的拓扑结构28-31
• 3.2.1 灵巧指30-31
• 3.2.2 指节尺寸参数31
• 3.3 手指欠驱动往复式绕线及机构设计31-34
• 3.4 欠驱动指的静力学分析34-40
• 3.4.1 自由运动34-36
• 3.4.2 接触物体36-40
• 3.5 单指运动学分析40-43
• 3.6 两自由度差动关节设计43-46
• 3.7 手腕设计46-47
• 3.8 驱动单元设计47-50
• 3.9 小结50-51
• 第4章 仿真及实验51-65
• 4.1 仿真欠驱动设计运动结果51-63
• 4.1.1 实验设置51-52
• 4.1.2 接触力验证试验52-55
• 4.1.3 仿真结果对设计的改进55-57
• 4.1.4 单指自适应关节曲线57-61
• 4.1.5 手掌自适应抓取验证结论61-63
• 4.2 物理实验63-64
• 4.3 小结64-65
• 第5章 结论及展望65-67
• 5.1 主要研究成果65
• 5.2 未来工作展望65-67
• 参考文献67-72
• 附录72-75
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单75-76
• 致谢76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵铁军,赵明扬,单光坤,王洪光,陈书宏;仿人机器人柔性腰部机构研究[J];机器人;2003年02期

2 汪光,黄强,李科杰;基于仿人机器人自身约束条件的行为调节步行控制[J];探测与控制学报;2003年S1期

3 ;我国仿人机器人研究实现重大突破——“十五”863计划机器人技术主题近期成果简介[J];机器人技术与应用;2003年01期

4 ;质疑“仿人机器人”[J];机器人技术与应用;2003年03期

5 李艳杰,徐继宁,王侃;仿人机器人发展现状及其腰关节的作用[J];沈阳工业学院学报;2004年01期

6 钟华,吴镇炜,卜春光;仿人机器人系统的研究与实现[J];仪器仪表学报;2005年S1期

7 李允明;;国外仿人机器人发展概况[J];机器人;2005年06期

8 李艳杰,赵铁军,谈大龙,吴镇炜,钟华;仿人机器人发展现状及其腰部机构研究[J];机械科学与技术;2005年04期

9 ;仿人机器人开辟应用新领域[J];伺服控制;2005年05期

10 ;仿人机器人系统[J];科学;2006年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 钟华;吴镇炜;卜春光;;仿人机器人系统的研究与实现[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

2 李国进;易丐;;仿人机器人的一种双向动力学建模方法[A];中南六省（区）自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年

3 赵铁军;赵明扬;;仿人机器人柔性腰部机构设计[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

4 于爽;张永德;;一种仿人机器人面部的结构设计[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年

5 李艳杰;钟华;吴镇炜;李斌;;仿人机器人腰机构控制及分析实验平台研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

6 王少锋;王崴;张进华;洪军;;基于生物力学特性仿人机器人的研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第七届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2008年

7 王申江;郭祖华;;仿人机器人下蹲动作的最优控制[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

8 ;一种仿人机器人面部的结构设计(英文)[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年

9 龚海里;李斌;张国伟;王聪;郑怀兵;;仿人机器人伺服灵巧手臂模块化控制系统设计[A];中国仪器仪表学会第十二届青年学术会议论文集[C];2010年

10 周珂;冯帅;孙增圻;华芳;徐正光;;仿人机器人步态模型的抗干扰分析[A];2007年足球机器人大会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 李凝;让“仿人机器人”走出实验室[N];科技日报;2008年

2 本报记者付毅飞;仿人机器人能亮相奥运会场吗？[N];科技日报;2003年

3 记者 李凝;仿人机器人会打太极拳[N];科技日报;2008年

4 国防科技大学 潘献飞 谭红力;仿人机器人新新“人类”[N];计算机世界;2002年

5 史晓波;仿人机器人能打太极拳[N];科技日报;2002年

6 记者 李江涛;仿人机器人“汇童”首次亮相[N];人民日报;2005年

7 吉星　本报记者 郭俊峰;首届仿人机器人“奥运会”开幕[N];黑龙江日报;2010年

8 记者 付毅飞 刘恕 李凝;我国仿人机器人竟是“武林高手”[N];科技日报;2005年

9 记者 汪永安;仿人机器人“智能脚”研制获突破[N];安徽日报;2012年

10 ;当梦想成为现实[N];经济参考报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张大松;仿人机器人快速动态作业平衡算法研究[D];浙江大学;2014年

2 马淦;仿人机器人表情与身体动作的人机友好交互研究[D];北京理工大学;2015年

3 李敬;仿人机器人乒乓球击打运动规划与稳定控制[D];北京理工大学;2015年

4 李春光;仿人机器人运动规划与蜂拥控制研究[D];江南大学;2015年

5 张彤;仿人机器人步行控制及路径规划方法研究[D];华南理工大学;2010年

6 汤卿;仿人机器人设计及步行控制方法[D];浙江大学;2009年

7 杜鑫峰;基于视觉识别的仿人机器人足迹点规划研究[D];浙江大学;2011年

8 甘志刚;仿人机器人数字仿真与虚拟示教关键技术研究[D];华南理工大学;2009年

9 王毅;基于仿人机器人的人机交互与合作研究[D];北京科技大学;2015年

10 孙逸超;仿人机器人控制系统设计与姿态控制方法[D];浙江大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李耀;仿人机器人传感检测模块的设计实现[D];浙江大学;2010年

2 谭海东;仿人机器人行走系统结构设计与优化[D];长春工业大学;2015年

3 佘浩田;抗冲击和过载保护的仿人机器人手臂设计[D];北京理工大学;2015年

4 卢云雷;Nao仿人机器人站立状态平衡控制研究[D];东北大学;2013年

5 孙晓英;基于气动人工肌肉的仿人机器人设计研究[D];北京工业大学;2015年

6 赵磊;仿人机器人上身运动规划及人机交互研究[D];北京工业大学;2015年

7 郑雪林;基于视觉伺服的仿人机器人智能抓取技术研究[D];东北大学;2013年

8 蒋龙威;基于NAO的仿人机器人行走控制研究[D];东北大学;2013年

9 薛建;基于CMA-ES算法的足球仿人机器人步态研究与实现[D];合肥工业大学;2014年

10 张文;仿人机器人斜面行走的步态规划[D];北京理工大学;2015年

  本文关键词：高仿真灵巧仿人手设计与验证，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：297363