隨著智能制造的深入和協(xié)作機(jī)器人的興起,機(jī)械手的設(shè)計(jì)與研究迫在眉睫。然而傳統(tǒng)的機(jī)械手靈活度有限,無(wú)法完成復(fù)雜精細(xì)的工作。因此,本文設(shè)計(jì)了一款新型變胞靈巧手,將變胞原理引入靈巧手的手掌之中。通過變胞靈巧手的可重構(gòu)性,提高了工作范圍,豐富了手指位姿,增強(qiáng)了抓持的靈活性和可操作性,為靈巧手的設(shè)計(jì)和研究提供了更為廣闊的思路。該手通過平面變胞手掌的構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)換,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確抓持和強(qiáng)力抓持,極大地增加了變胞靈巧手的抓持適應(yīng)性。針對(duì)這款變胞靈巧手,本文建立其數(shù)學(xué)模型并分析抓持性能,進(jìn)而根據(jù)抓持性能進(jìn)行了手掌的設(shè)計(jì)尺寸優(yōu)化。主要的研究?jī)?nèi)容如下:（1）新型變胞靈巧手?jǐn)?shù)學(xué)模型的建立與分析�；谛滦妥儼`巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析其變胞構(gòu)型和抓持類型;在此基礎(chǔ)上建立位置和速度的模型,得到手掌雅可比矩陣;引入手指工作平面以及手掌工作空間三角形的概念,對(duì)工作空間做進(jìn)一步的分析。（2）新型變胞靈巧手的抓持靈活性分析。提出抓持三角形的概念,進(jìn)行基于抓持廣度、被抓持物大小及抓持姿態(tài)的分析;并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于區(qū)域、姿態(tài)、被抓持物半徑以及抓持點(diǎn)分布方案的掌內(nèi)操作運(yùn)動(dòng)的分析。（3）新型變胞靈巧手的抓持可操作性分析。根據(jù)抓持點(diǎn)速度... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

智(a)汽車智能制造車

傳統(tǒng)機(jī)器人，可以與人類近距離共同工作，為復(fù)雜、個(gè)性工序的自動(dòng)化提供了可能。其采用模塊化設(shè)計(jì)，可適用于工作內(nèi)容多變、工作空間有限的各種環(huán)境；其成本低，易上手，并在保證生產(chǎn)安全的同時(shí)，保持生產(chǎn)的柔性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的快速切換。所以說(shuō)，協(xié)作機(jī)器人的屬性與智能制造的需求吻合度極高，是未來(lái)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。自2008年UR公司推出第一款商用協(xié)作機(jī)器人以來(lái)，各個(gè)傳統(tǒng)機(jī)器人廠商紛紛踏入該領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人的發(fā)展呈百家爭(zhēng)鳴態(tài)勢(shì)。國(guó)內(nèi)對(duì)協(xié)作機(jī)器人的研發(fā)緊隨其后，誕生了節(jié)卡、珞石、大族等一系列成熟的廠商（如圖1-3所示）。圖1-3國(guó)內(nèi)的協(xié)作機(jī)器人(a)節(jié)卡機(jī)器人；(b)珞石機(jī)器人；(c)大族機(jī)器人Figure1-3CollaborativerobotsinChina:(a)JAKA,(b)ROKAE,(c)HANS協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人對(duì)末端執(zhí)行器的要求并不相同。傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人因其具有批量性的特點(diǎn)，所以其末端執(zhí)行器往往為氣動(dòng)吸盤或者平行夾爪，不具有普適性；而協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用于柔性生產(chǎn)和人機(jī)交互配合的復(fù)雜工作，所以其末端執(zhí)行器需要具有針對(duì)不同目標(biāo)的適應(yīng)性和抓取范圍及方式的廣泛性，以便實(shí)現(xiàn)精確且多樣化的操作。因此，隨著協(xié)作機(jī)器人的爆發(fā)式增長(zhǎng)，機(jī)器人行業(yè)對(duì)于高靈活度、強(qiáng)適應(yīng)性的靈巧手的需求也在急劇增長(zhǎng)。如果說(shuō)智能制造的大環(huán)境下決定了產(chǎn)線多樣化和制造柔性化，增加了產(chǎn)品迭代的速度和技術(shù)更替的廣度，那么靈巧手的設(shè)計(jì)研發(fā)就賦予了其種類更多、適應(yīng)性更強(qiáng)、操作更精細(xì)的智能解決方案。靈巧手對(duì)于機(jī)器人系統(tǒng)靈活性的增加，不但可以降低成本、提高效率，而且可以精簡(jiǎn)工藝流程，提高人機(jī)交互生產(chǎn)的能力，更好地利用機(jī)器人搭建智能社會(huì)。然而，此類靈巧手的研制往往被國(guó)外的公司壟斷，如Robotiq，Barrett[3]，OnRobot以及Festo等，如圖1-4所示，它們靈活性?

外國(guó)公(a)Robotiq；(b)BarreFigure1-4Theforeigndexteroushands:(

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]智能制造——“中國(guó)制造2025”的主攻方向[J]. 周濟(jì).  中國(guó)機(jī)械工程. 2015(17)
[2]工業(yè)機(jī)器人及智能制造發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 張鐵.  機(jī)電工程技術(shù). 2014(04)
[3]變抓取力的欠驅(qū)動(dòng)擬人機(jī)器人手[J]. 張文增,陳強(qiáng),孫振國(guó),徐濟(jì)民,趙冬斌.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003(08)

碩士論文
[1]TJU/KCL變胞四指靈巧手運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與控制系統(tǒng)搭建[D]. 高志廣.天津大學(xué) 2014



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