基于磁流变液的被动自适应机器人灵巧手研究
发布时间：2017-08-26 04:16
本文关键词：基于磁流变液的被动自适应机器人灵巧手研究
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【摘要】：作为机器人装置的输出末端,机器人手得到越来越多研究学者的青睐与重视。目前大多数机器人手的抓取形式一般为主动抓取,抓取时需要在事先规划好的接触点处对目标物体进行抓取操作,控制复杂,效率较低;而被动自适应机器人灵巧手无需预先确定抓取点的位置,对不同形状的物体可以自动适应性地寻找最佳接触点进而实施包络抓取,结构简单,操作对象广泛,抓取更易。本文结合磁流变液的特性,提出基于磁流变液的被动自适应机器人灵巧手,并进行相应的研究。文章的主要内容如下:首先,通过阐述磁流变液的相关特性,提出了该机器人灵巧手的机构设计方案,分析了其工作过程与工作原理,并确定了相关的结构参数。然后,对基于磁流变液的被动自适应机器人灵巧手进行了运动学分析,得出了手指末端的工作空间,建立了相应的雅克比矩阵,最后进行了速度、加速度、位姿的正逆运动学解。其次,建立了手指指节各个接触点处的坐标系与手掌全局坐标系之间的矩阵映射关系式;对机器人灵巧手进行了静力学分析,求出了抓取物体时各指节接触点处的受力表达式,并分析了影响手指抓取力的各个参数因素;进行了通电线圈的参数设计,分析了磁感应强度与电流、磁感应强度与剪切屈服应力之间的关系;。最后,通过Solidworks软件对机器人灵巧手进行了三维建模,利用快速成型技术加工出了机器人灵巧手机构的部分零件,制作了物理样机,并进行了抓取实验,验证了方案的可行性。
【关键词】：磁流变液 被动自适应 快速成型技术 机器人灵巧手
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第一章 绪论8-13
- 1.1 磁流变液8-9
- 1.2 磁流变液在机器人手方面的应用现状9-11
- 1.3 课题研究的意义11
- 1.4 本文的主要内容11-13
- 第二章 机器人灵巧手的结构设计与运动学分析13-31
- 2.1 磁流变液器件的工作模式13
- 2.2 结构设计13-16
- 2.2.1 方案设计13-14
- 2.2.2 手指结构14
- 2.2.3 工作原理14-16
- 2.3 结构参数16-18
- 2.3.1 手指外部结构参数16
- 2.3.2 手指内部结构参数16-18
- 2.4 手指工作空间18-26
- 2.4.1 D-H变换矩阵18-19
- 2.4.2 单指机构模型分析19-26
- 2.5 运动学分析26-29
- 2.5.1 正运动学分析26-28
- 2.5.2 逆运动学分析28-29
- 2.6 本章小结29-31
- 第三章 机器人灵巧手的力学分析31-53
- 3.1 接触点坐标系的矩阵映射31-34
- 3.2 静力学分析34-47
- 3.2.1 静力雅克比矩阵34-35
- 3.2.2 接触静力学35-40
- 3.2.3 单指内部静力学40-47
- 3.3 磁流变液阻尼力与电流47-52
- 3.3.1 线圈与电流47-50
- 3.3.2 磁场分析50-52
- 3.4 本章小结52-53
- 第四章 机器人灵巧手的三维建模与实物加工53-66
- 4.1 三维模型53-56
- 4.1.1 零部件三维模型53-56
- 4.1.2 整手三维模型装配56
- 4.2 基于快速成型技术的实物制作56-64
- 4.2.1 快速成型技术简介56-58
- 4.2.2 FDM熔融沉积成型工艺58-59
- 4.2.3 零件制作59-64
- 4.3 调试模型64-65
- 4.3.1 单指接触模型64
- 4.3.2 整手抓取模型64-65
- 4.4 本章小结65-66
- 第五章 结论与展望66-68
- 5.1 工作总结66
- 5.2 工作展望66-68
- 参考文献68-72
- 攻读研究生期间研究成果72-73
- 致谢73
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本文编号：739603
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