面向软体多指手的指尖接触力及接触刚度研究
发布时间：2021-02-02 15:43
机械手作为机器人的末端执行器,是机器人的重要组成部分,一直是科学研究最热门的领域之一。随着软体机器人成为热门的研究方向,使用软材料制成的软体机械手也引起了国内外研究学者的广泛关注和研究。然而,目前软体多指手与目标物体的交互作用机理、抓持规划理论等方面的研究尚未开展。手指尖和目标物体之间的作用机理及其数学模型是进行多指灵巧手抓持规划的基础。因此,研究软指尖与目标物体的接触机理、建立软指尖的接触力和接触刚度模型对软体多指手的抓持规划及更其具灵活性的应用具有重要意义。本课题以软指尖为研究对象,在研究了软指尖接触机理的基础上,建立了软指尖静态弹性接触模型和接触刚度模型,并通过有限元仿真和实验验证了理论模型的正确性。本文主要的研究内容如下:（1）对软指尖和目标物体的接触作了简化和抽象,建立了软指尖正向接触模型。提出了软指尖的微分表示方法,建立了软指尖的微分模型,有效地解决了非线性接触建模的难点。探究了软指尖接触机理,研究了软指接触力及接触摩擦力矩的分布情况。更进一步研究了非正向接触的情况,提出了软指尖静态弹性模型。基于此模型研究了软指尖刚度、接触力、弹性势能及三者间的关系。除此之外,进行了软指尖...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
刚性机械手（a）NASA多指灵巧手[22]
(a) (b)图 1-2 柔性驱动机械手 （a）Shadow 灵巧手[29]（b）ZJUT 多指灵巧手[30]Figure 1-2. Flexible drive robotic hand (a) Shadow dexterous hand[29], and (b) ZJUTmulti-finger dexterous hand[30](a) (b)图 1-3 全柔性结构多指手 （a）康奈尔大学柔性仿人手[16]（b）RBO 软体手[34]Figure 1-3. Fully flexible structure multi-fingered hand[16](a) Cornell University's flexib
4(a) (b)图 1-3 全柔性结构多指手 （a）康奈尔大学柔性仿人手[16]（b）RBO 软体手[34]Figure 1-3. Fully flexible structure multi-fingered hand[16](a) Cornell University's flexiblehand, and (b) RBO soft hand[34]1.3.2 机械手抓持操控研究现状在过去的几十年中，机器人手对目标物体的抓取和操纵已经被广泛研究[35-41]。多指手的研究主要集中在抓取控制[42]、视觉和触觉控制[43]。并且也有研究人员提出了非抓持操作[44]，即在没有抓住目标物体的情况下对物体进行操作以及借助于手掌对物体的强力抓取操作。这些研究假设指尖和被操作物体是刚性的，它们之间的接触为点接触，并且将操作分析为准静态。这些假设对于机器人手指抓持和操纵的运动学和静态分析是有用的，但是很少应用于实际的动态抓持
【参考文献】：
期刊论文
[1]软体机械手研究综述[J]. 张进华,王韬,洪军,王煜. 机械工程学报. 2017(13)
[2]软体机器人结构机理与驱动材料研究综述[J]. 李铁风,李国瑞,梁艺鸣,程听雨,杨栩旭,黄志龙. 力学学报. 2016(04)
[3]医疗康复机器人研究进展及趋势[J]. 李光林,郑悦,吴新宇,胡颖,方鹏,熊璟,夏泽洋,王灿. 中国科学院院刊. 2015(06)
[4]气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand[J]. 王志恒,钱少明,杨庆华,鲍官军,张立彬. 机器人. 2012(02)
[5]单目摄像机-激光测距传感器位姿测量系统[J]. 晁志超,伏思华,姜广文,于起峰. 光学学报. 2011(03)
[6]智能机器人在农业自动化领域的主要应用[J]. 赵欣. 中国农学通报. 2010(10)
[7]五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J]. 刘伊威,金明河,樊绍巍,兰天,陈兆芃. 机械工程学报. 2009(11)
[8]教育娱乐机器人在当今的发展[J]. 周建荣. 机器人技术与应用. 2007(06)
[9]物体位姿单目视觉传感测量系统[J]. 陈杉,周涛,张效栋,孙长库. 传感技术学报. 2007(09)
[10]气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计[J]. 彭光正,余麟,刘昊. 北京理工大学学报. 2006(07)
硕士论文
[1]钢板箍连接装配整体式混凝土柱力学性能数值分析[D]. 龚纯.湘潭大学 2016
[2]多自由度气动人工肌肉机械手指结构设计及控制[D]. 毛文波.浙江理工大学 2016
[3]数码相机标定及相关技术的研究[D]. 刘金凤.重庆大学 2010
本文编号：3014950
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
刚性机械手（a）NASA多指灵巧手[22]
(a) (b)图 1-2 柔性驱动机械手 （a）Shadow 灵巧手[29]（b）ZJUT 多指灵巧手[30]Figure 1-2. Flexible drive robotic hand (a) Shadow dexterous hand[29], and (b) ZJUTmulti-finger dexterous hand[30](a) (b)图 1-3 全柔性结构多指手 （a）康奈尔大学柔性仿人手[16]（b）RBO 软体手[34]Figure 1-3. Fully flexible structure multi-fingered hand[16](a) Cornell University's flexib
4(a) (b)图 1-3 全柔性结构多指手 （a）康奈尔大学柔性仿人手[16]（b）RBO 软体手[34]Figure 1-3. Fully flexible structure multi-fingered hand[16](a) Cornell University's flexiblehand, and (b) RBO soft hand[34]1.3.2 机械手抓持操控研究现状在过去的几十年中，机器人手对目标物体的抓取和操纵已经被广泛研究[35-41]。多指手的研究主要集中在抓取控制[42]、视觉和触觉控制[43]。并且也有研究人员提出了非抓持操作[44]，即在没有抓住目标物体的情况下对物体进行操作以及借助于手掌对物体的强力抓取操作。这些研究假设指尖和被操作物体是刚性的，它们之间的接触为点接触，并且将操作分析为准静态。这些假设对于机器人手指抓持和操纵的运动学和静态分析是有用的，但是很少应用于实际的动态抓持
【参考文献】：
期刊论文
[1]软体机械手研究综述[J]. 张进华,王韬,洪军,王煜. 机械工程学报. 2017(13)
[2]软体机器人结构机理与驱动材料研究综述[J]. 李铁风,李国瑞,梁艺鸣,程听雨,杨栩旭,黄志龙. 力学学报. 2016(04)
[3]医疗康复机器人研究进展及趋势[J]. 李光林,郑悦,吴新宇,胡颖,方鹏,熊璟,夏泽洋,王灿. 中国科学院院刊. 2015(06)
[4]气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand[J]. 王志恒,钱少明,杨庆华,鲍官军,张立彬. 机器人. 2012(02)
[5]单目摄像机-激光测距传感器位姿测量系统[J]. 晁志超,伏思华,姜广文,于起峰. 光学学报. 2011(03)
[6]智能机器人在农业自动化领域的主要应用[J]. 赵欣. 中国农学通报. 2010(10)
[7]五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J]. 刘伊威,金明河,樊绍巍,兰天,陈兆芃. 机械工程学报. 2009(11)
[8]教育娱乐机器人在当今的发展[J]. 周建荣. 机器人技术与应用. 2007(06)
[9]物体位姿单目视觉传感测量系统[J]. 陈杉,周涛,张效栋,孙长库. 传感技术学报. 2007(09)
[10]气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计[J]. 彭光正,余麟,刘昊. 北京理工大学学报. 2006(07)
硕士论文
[1]钢板箍连接装配整体式混凝土柱力学性能数值分析[D]. 龚纯.湘潭大学 2016
[2]多自由度气动人工肌肉机械手指结构设计及控制[D]. 毛文波.浙江理工大学 2016
[3]数码相机标定及相关技术的研究[D]. 刘金凤.重庆大学 2010
本文编号：3014950
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