气动柔性机械臂的三维形状检测与运动轨迹规划方法研究

发布时间：2024-03-26 23:31

　　气动柔性机械臂是一种基于仿生学原理,由柔性材料构成的气压驱动型软体机械臂,具有高柔顺性、强适应性并能够进行柔顺抓捕等优点,在生产、医疗、救灾及探测等方面具有广阔应用前景。精确的空间三维形状信息与运动轨迹规划是对柔性机械臂进行高精度控制的前提。在此背景下,本文针对气动柔性机械臂,开展了三维形状检测与轨迹规划方法的研究。主要研究内容包括:首先,设计并搭建了基于伸长型气动肌肉的柔性机械臂实验平台。参照章鱼触手中水骨骼的仿生理念,研制伸长型气动肌肉,并根据驱动方式与课题需求,确定气动肌肉的结构参数;以气动肌肉为组成单元,采用最优空间结构配置柔性机械臂的整体布局。基于Yeoh模型对所设计的柔性机械臂进行有限元分析,模拟受力发生弯曲形变过程。在此基础上,为满足柔性机械臂在气压驱动下运动过程的快速性与平稳性,对气动平台与电控平台的工作原理展开分析,确定系统组成与元件选型,最终完成了整个实验平台的设计与搭建,通过调试可保证实验平台的正常运行。然后,设计了基于气动肌肉长度信息的三维形状检测系统方案。在分段恒曲率假设条件下,分别对单段和多段柔性机械臂建立运动学方程,提出了基于长度信息的形状检测方法,并进一...

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【部分图文】：

图1-1Walker团队连续型柔性机械臂的发展过程

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图1-2TheBionicSoftHand京都大学松野实验室（KyotoUniversity"sMatsunoLab）设计的蛇形机器人可

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文5图1-2TheBionicSoftHand京都大学松野实验室（KyotoUniversity"sMatsunoLab）设计的蛇形机器人可轻松攀爬垂直的梯子[23]，如图1-3所示。这款蛇形机器人臂铰接长度为1米-3.1米，刚性延伸长度最大可达5米。....

图1-3蛇形机器人

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图1-4仿象鼻多自由度柔性机械臂

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文6近期，哈尔滨工业大学冷劲松教授团队研制了一个仿象鼻的多自由度柔性臂[24]，如图1-4所示，探索弯曲和螺旋PMA在柔性机器人领域的潜在应用。经研究发现，收缩式PMA具有很大的输出或负载能力，而伸长型PMA可以产生更多的变形。因此，根据不同驱动器的输....

本文编号：3939847