【摘要】：本文以面向可嵌入式多維全柔性力位感知及靈巧抓取為研究對(duì)象,圍繞感知機(jī)構(gòu)的多維力位感知特性及軟體末端運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的多自由度彎曲特性進(jìn)行了理論、仿真及實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)地從構(gòu)型設(shè)計(jì)、理論建模、仿真優(yōu)化、制造工藝、樣機(jī)研制與實(shí)驗(yàn)研究等多方面展開研究,為全柔性多維力位感知的研究提供新的思路,為自感知靈巧末端的研制與應(yīng)用奠定理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。首先,基于液態(tài)敏感元件傳感器的設(shè)計(jì)理念,對(duì)面向可嵌入式軟體全柔性多維力位感知機(jī)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì),提出了條形低耦合三維力位感知機(jī)構(gòu)構(gòu)型�；诶碚摻＜皩�(shí)驗(yàn)研究,探討影響傳感器靈敏度的構(gòu)型因素,優(yōu)化傳感器的滯后性,總結(jié)機(jī)構(gòu)的感知特性,構(gòu)建出力位映射關(guān)系,完成理論與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比。其次,開展面向靈巧抓取的雙通道自感知機(jī)構(gòu)理論建模方法研究�；诳臻g力系理論、超彈性材料近線性假設(shè)及常曲率假設(shè)理論,推導(dǎo)出矩形截面末端通用彎曲映射關(guān)系,并基于該方法建立靈巧末端雙腔通入壓力時(shí)的靜力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式,建立彎曲及擺動(dòng)與輸入壓力之間的映射關(guān)系,求解出建立的四指系統(tǒng)的工作空間。基于超彈性理論模型,結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,求出材料的Mooney及Yeoh模型,并結(jié)合有限元及實(shí)驗(yàn)方法完成了末端的運(yùn)動(dòng)性能研究。再次,構(gòu)建自感知末端制造工藝體系,從模具設(shè)計(jì)出發(fā),研究軟體材料的調(diào)配方法,內(nèi)部復(fù)雜氣腔的成型原理,多通道敏感元件的集成,到整體的封裝。通過電子顯微鏡對(duì)制造出的微通道進(jìn)行微觀測量,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了面向全柔性傳感器制造的微孔抽絲成型工藝的優(yōu)越性。最終,完成了樣機(jī)的研制。最后,搭建了多通道自感知軟體機(jī)器人控制硬件系統(tǒng),采用“上位機(jī)+單片機(jī)”結(jié)構(gòu),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)8個(gè)通道的壓力獨(dú)立調(diào)節(jié),能夠采集16個(gè)通道的模擬電壓,編寫了基于MFC的上位機(jī)控制系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)壓力控制、位置控制、通訊、數(shù)據(jù)采集模塊及實(shí)驗(yàn)選擇等功能。完成了三種基于自感知末端的實(shí)驗(yàn)研究,針對(duì)軟體末端的彎曲方向,制定了兩種PID算法,并面向末端抓取應(yīng)用中壓力測量,制定了抓取力測量算法,進(jìn)行了兩種彎曲角度情況下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH122
【圖文】：

第 1 章 緒 論如圖 1-1 所示。同時(shí)，根據(jù)該原理也制造出了可變顏色的軟體仿生機(jī)器人[3]，如圖 1-2 所示。此外，為了解決動(dòng)力的問題，Tolley M.T 等人研制出了一種不受限制的移動(dòng)機(jī)器人，該軟體機(jī)器人可攜帶微型空氣壓縮機(jī)、電池、閥及控制器等元件�？蛇_(dá)到 8kg 的有效負(fù)載，可適應(yīng)在多種復(fù)雜環(huán)境上運(yùn)動(dòng)，如圖 1-3 所示[4]。

第 1 章 緒 論如圖 1-1 所示。同時(shí)，根據(jù)該原理也制造出了可變顏色的軟體仿生機(jī)器人[3]，如圖 1-2 所示。此外，為了解決動(dòng)力的問題，Tolley M.T 等人研制出了一種不受限制的移動(dòng)機(jī)器人，該軟體機(jī)器人可攜帶微型空氣壓縮機(jī)、電池、閥及控制器等元件。可達(dá)到 8kg 的有效負(fù)載，可適應(yīng)在多種復(fù)雜環(huán)境上運(yùn)動(dòng)，如圖 1-3 所示[4]。

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本文編號(hào)：2722887