隨著航天技術(shù)的發(fā)展,空間實(shí)驗(yàn)室的建立、維護(hù)以及其他操作任務(wù)將越來越繁重,因此急需太空機(jī)器人的幫助,并且太空機(jī)器人必須具備能夠安全可靠地執(zhí)行操作任務(wù)的靈巧手。本文主要研究了空間多指靈巧手操作控制的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)問題。本文首先介紹了所研制的空間五指靈巧手的系統(tǒng)組成,手指以及傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其次,根據(jù)D-H法在多指靈巧手拇指的各個(gè)關(guān)節(jié)建立坐標(biāo)系,從而得到拇指末端的笛卡爾空間位置與拇指關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,進(jìn)一步分別利用Newton-Euler迭代方法和Lagrange方法推導(dǎo)多指靈巧手拇指的動(dòng)力學(xué)方程,兩種方法所得結(jié)果相同,從而交叉驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)方程結(jié)果的正確性。再次,對(duì)腱傳動(dòng)進(jìn)行建模,基于單純形法對(duì)腱張力進(jìn)行分配,在此基礎(chǔ)上,針對(duì)拇指給出了腱空間和關(guān)節(jié)空間兩種阻抗控制方法,并且基于前述動(dòng)力學(xué)方程利用MATLAB分別對(duì)其進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果表明采用這兩種控制律,拇指都可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng),關(guān)節(jié)空間方法控制效果更佳。最后,針對(duì)腱驅(qū)動(dòng)型靈巧手手指末端操作中需滿足控制接觸力和接觸位置同時(shí)保持腱張力處于合適的約束范圍的要求,結(jié)合接觸力,提出了一種手指腱張力約束末端操作阻抗控制方法,基于MATLAB和... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 多指靈巧手系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容
第二章 腱驅(qū)動(dòng)型多指靈巧手系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 靈巧手的系統(tǒng)組成
    2.3 靈巧手手指設(shè)計(jì)
        2.3.1 拇指構(gòu)型及拇指的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 其余四指的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 傳感器系統(tǒng)
        2.4.1 關(guān)節(jié)角位置傳感器
        2.4.2 指尖六維力/力矩傳感器
        2.4.3 腱張力傳感器
    2.5 本章總結(jié)
第三章 多指靈巧手拇指的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 拇指運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.2.1 正向運(yùn)動(dòng)學(xué)
        3.2.2 逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)
        3.2.3 雅可比矩陣
    3.3 拇指連桿動(dòng)力學(xué)分析
        3.3.1 牛頓-歐拉迭代動(dòng)力學(xué)方程
        3.3.2 拉格朗日動(dòng)力學(xué)方程推導(dǎo)
    3.4 本章總結(jié)
第四章 腱驅(qū)動(dòng)型靈巧手拇指自由空間運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 腱傳動(dòng)原理及腱張力分配
        4.2.1 腱傳動(dòng)原理
        4.2.2 腱張力分配
    4.3 腱約束拇指自由空間運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
        4.3.1 阻抗控制系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)
        4.3.2 腱空間阻抗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真
            4.3.2.1 控制律設(shè)計(jì)
            4.3.2.2 控制仿真實(shí)驗(yàn)
        4.3.3 關(guān)節(jié)空間阻抗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真
            4.3.3.1 控制律設(shè)計(jì)
            4.3.3.2 控制仿真實(shí)驗(yàn)
    4.4 本章總結(jié)
第五章 手指末端操作阻抗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
    5.1 引言
    5.2 基本原理
        5.2.1 系統(tǒng)組成
        5.2.2 控制方法
            5.2.2.1 控制器組成及控制流程
            5.2.2.2 控制器各模塊具體實(shí)現(xiàn)
    5.3 ADAMS和 MATLAB聯(lián)合建模
        5.3.1 ADAMS和 MATLAB聯(lián)合模型建立方法
        5.3.2 參數(shù)設(shè)置
    5.4 仿真結(jié)果及分析
        5.4.1 腱空間仿真結(jié)果及分析
        5.4.2 關(guān)節(jié)空間仿真結(jié)果及分析
    5.5 .本章總結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 課題展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于腱驅(qū)動(dòng)的空間多指靈巧手的位置/腱張力混合控制[J]. 馮敦超,王小濤,韓亮亮.  航天控制. 2014(06)
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[6]仿人機(jī)器人輕型高剛性手臂設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]. 田野,陳曉鵬,賈東永,孟非,黃強(qiáng).  機(jī)器人. 2011(03)
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碩士論文
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[2]基于虛擬手交互技術(shù)的研究[D]. 趙美榮.中北大學(xué) 2016
[3]空間五指靈巧手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 韓運(yùn)崢.南京航空航天大學(xué) 2016
[4]腱驅(qū)動(dòng)靈巧手指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析與試驗(yàn)[D]. 孫成遠(yuǎn).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]腱驅(qū)動(dòng)空間多指靈巧手控制技術(shù)研究[D]. 馮敦超.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]空間機(jī)械臂力柔順控制方法研究[D]. 董曉星.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[7]仿人型靈巧手拇指靈巧性設(shè)計(jì)方法的研究[D]. 王海榮.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[8]步進(jìn)內(nèi)置式深孔加工機(jī)器人的研究[D]. 吳春鵬.蘭州理工大學(xué) 2009
[9]新型多指靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析[D]. 向紅標(biāo).天津大學(xué) 2007
[10]三指靈巧手手指及其抓取運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究[D]. 李平.哈爾濱工程大學(xué) 2003



本文編號(hào)：3172997