含柔性单元手指机构型综合理论研究
发布时间：2020-12-21 21:06
平面机构的结构简单,操作和控制较容易,在工业生产和医疗机械等方面有广泛应用。本文开展对平面闭环运动链的拓扑图构型综合的研究,构造出一系列手指机构原型,丰富了含柔性单元构件手指机构的理论基础。首先,基于图论等相关理论知识,在修正的拓扑胚图中加入二副杆,构造数字拓扑图。利用特征字符串法对数字拓扑图进行同构性判定,得到有效数字拓扑图。然后对同构图进一步判定,除去实际无效的数字拓扑图。对有效的数字拓扑图采用邻接矩阵的判断方法,计算出所有可能运动链,并进行有效性判定,得到全部有效运动链组合。其次,根据有效数字拓扑图和相关的构型综合原理与方法,进一步研究了单自由度和多自由度的单、多指机构,构造出了大量的单自由度和多自由度刚性仿生操作机械手指机构,具有一弯、两弯、三弯的抓取特性。再次,在刚性拓扑图中引入柔性连杆单元,提出了含柔性连杆单元的等效拓扑图,并制定了相应的运动链有效性判定准则。在平面拓扑图的构型综合的基础上,对含单个和多个柔性单元的拓扑图进行构型综合的研究与设计,构造出含单个和多个柔性单元的不同弯度的具有良好自适应性的手指机构。最后,在现有的刚性和含柔性单元手指机构的基础上,利用CAD变量几...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
鱼软体吸盘机器人
构具有高度可变性。借助3D打印技术，使用新型材料打印的柔性手指机构理论上可以实现对一般物体的抓取操作，在医疗、软体机器人、航空航天等领域有广阔的应用前景[16]。软体手指因为其所采用的特殊软体材料，具有较大的变形能力、自由度和柔顺性等特点而具有高度的自适应性，利用其自身材料的柔顺性和灵活性可实现安全的与人类和环境的人机交互。软体机器人[17]常用的软体材料有SMA、水凝胶、IPMC等大多采用流体驱动、物理驱动、内燃爆破驱动等方式，通常响应复杂，控制方法与动作精度相对较难。图1-1鱼软体吸盘机器人图1-2软体采摘机械手由于在实际抓取过程中的全柔性材料机构会出现抖动现象，还不能精确可靠的抓取物品，这一现象也从侧面反映出现有软体材料所构造全柔性机构的可实用性较低，还需要将其与刚性机构结合起来，保证其在具有一定刚度的前提下还具有柔性[16]。此外，因为软体手具有无限的自由度，这使得其控制比较复杂，很难实现稳定而精确的实时控制，目前还没有完整通用的软体机器人控制理论[17]。气动蜂巢软体结构是天然的刚柔合一结构体，具有变形幅度大、灵活性高、成本低、功效比大等优点，中国科学技术大学的JiangH等人[18]根据气动网络原理设计出了蜂窝气动网络（HPN）
T1Q的TCG与
【参考文献】：
期刊论文
[1]平面复合连杆机构设计及可动性分析[J]. 张春,胡小春,林佳裔. 机械设计与制造. 2020(01)
[2]双电机协同控制手指变位与转位的变掌机械手[J]. 范晨阳,章军,顾新春,周沛兴. 机械设计与制造. 2019(10)
[3]基于傅里叶描述子的耦合串联机构构型尺度融合设计[J]. 朱留宪,吕浩,韩远飞,赵萍,李祥云. 中国机械工程. 2019(18)
[4]浅析工业机械手的发展趋势及应用[J]. 郑淮棱,潘琦. 科技风. 2019(20)
[5]软体机械手研究现状及其应用[J]. 李雪,房善想,陈爽,张勤俭. 制造业自动化. 2019(05)
[6]一种并联多指灵巧手的设计与运动学分析[J]. 方跃法,周思远. 食品与机械. 2019(05)
[7]气动扇形柔性关节多指灵巧仿人机械手[J]. 宋钊杰,韩建海,李向攀,郭冰菁. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(04)
[8]新型串并混联机械手的设计[J]. 张朝君. 内燃机与配件. 2019(05)
[9]农业采摘机器人柔性机械手研究[J]. 刘凡,杨光友,杨康. 中国农机化学报. 2019(03)
[10]电-气复合驱动柔性机械手的设计与研究[J]. 史晓斐,章军,王城坡. 包装工程. 2019(03)
博士论文
[1]平面连杆变胞机构构型综合推演方法及应用[D]. 孙伟.武汉科技大学 2019
[2]欠驱动拟人手的设计及抓握操作理论与方法研究[D]. 陈文锐.华中科技大学 2017
[3]平面机构类型综合与机构方案创新设计研究[D]. 聂松辉.西安理工大学 2008
硕士论文
[1]机械原理及设计虚拟仿真实验的设计研究[D]. 何世伟.华北理工大学 2019
[2]基于低熔点合金的变刚度软体仿人手指研制[D]. 张海容.哈尔滨工业大学 2018
[3]2（2SPR+R+SP）型机构和混联柔性手理论研究[D]. 霍震杨.燕山大学 2017
[4]三自由度混合驱动机构构型综合与应用研究[D]. 邓文竹.中北大学 2014
本文编号：2930504
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
鱼软体吸盘机器人
构具有高度可变性。借助3D打印技术，使用新型材料打印的柔性手指机构理论上可以实现对一般物体的抓取操作，在医疗、软体机器人、航空航天等领域有广阔的应用前景[16]。软体手指因为其所采用的特殊软体材料，具有较大的变形能力、自由度和柔顺性等特点而具有高度的自适应性，利用其自身材料的柔顺性和灵活性可实现安全的与人类和环境的人机交互。软体机器人[17]常用的软体材料有SMA、水凝胶、IPMC等大多采用流体驱动、物理驱动、内燃爆破驱动等方式，通常响应复杂，控制方法与动作精度相对较难。图1-1鱼软体吸盘机器人图1-2软体采摘机械手由于在实际抓取过程中的全柔性材料机构会出现抖动现象，还不能精确可靠的抓取物品，这一现象也从侧面反映出现有软体材料所构造全柔性机构的可实用性较低，还需要将其与刚性机构结合起来，保证其在具有一定刚度的前提下还具有柔性[16]。此外，因为软体手具有无限的自由度，这使得其控制比较复杂，很难实现稳定而精确的实时控制，目前还没有完整通用的软体机器人控制理论[17]。气动蜂巢软体结构是天然的刚柔合一结构体，具有变形幅度大、灵活性高、成本低、功效比大等优点，中国科学技术大学的JiangH等人[18]根据气动网络原理设计出了蜂窝气动网络（HPN）
T1Q的TCG与
【参考文献】：
期刊论文
[1]平面复合连杆机构设计及可动性分析[J]. 张春,胡小春,林佳裔. 机械设计与制造. 2020(01)
[2]双电机协同控制手指变位与转位的变掌机械手[J]. 范晨阳,章军,顾新春,周沛兴. 机械设计与制造. 2019(10)
[3]基于傅里叶描述子的耦合串联机构构型尺度融合设计[J]. 朱留宪,吕浩,韩远飞,赵萍,李祥云. 中国机械工程. 2019(18)
[4]浅析工业机械手的发展趋势及应用[J]. 郑淮棱,潘琦. 科技风. 2019(20)
[5]软体机械手研究现状及其应用[J]. 李雪,房善想,陈爽,张勤俭. 制造业自动化. 2019(05)
[6]一种并联多指灵巧手的设计与运动学分析[J]. 方跃法,周思远. 食品与机械. 2019(05)
[7]气动扇形柔性关节多指灵巧仿人机械手[J]. 宋钊杰,韩建海,李向攀,郭冰菁. 河南科技大学学报(自然科学版). 2019(04)
[8]新型串并混联机械手的设计[J]. 张朝君. 内燃机与配件. 2019(05)
[9]农业采摘机器人柔性机械手研究[J]. 刘凡,杨光友,杨康. 中国农机化学报. 2019(03)
[10]电-气复合驱动柔性机械手的设计与研究[J]. 史晓斐,章军,王城坡. 包装工程. 2019(03)
博士论文
[1]平面连杆变胞机构构型综合推演方法及应用[D]. 孙伟.武汉科技大学 2019
[2]欠驱动拟人手的设计及抓握操作理论与方法研究[D]. 陈文锐.华中科技大学 2017
[3]平面机构类型综合与机构方案创新设计研究[D]. 聂松辉.西安理工大学 2008
硕士论文
[1]机械原理及设计虚拟仿真实验的设计研究[D]. 何世伟.华北理工大学 2019
[2]基于低熔点合金的变刚度软体仿人手指研制[D]. 张海容.哈尔滨工业大学 2018
[3]2（2SPR+R+SP）型机构和混联柔性手理论研究[D]. 霍震杨.燕山大学 2017
[4]三自由度混合驱动机构构型综合与应用研究[D]. 邓文竹.中北大学 2014
本文编号：2930504
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