發(fā)布時(shí)間：2017-08-09 09:13

  本文關(guān)鍵詞：基于智能材料驅(qū)動(dòng)的仿人手臂與手指的設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 仿人手臂 靈巧手 智能材料 形狀記憶合金 氣動(dòng)肌腱

【摘要】：本論文主要針對(duì)仿人手臂展開(kāi)設(shè)計(jì)研究,仿人手臂包含少自由度擬人臂和14自由度靈巧手兩部分。靈巧手是仿人手臂的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu),影響著手臂系統(tǒng)的靈巧程度、柔順性以及精細(xì)操作的性能。因此,本論文以靈巧手的設(shè)計(jì)研究為重點(diǎn)。仿人手臂采用形狀記憶合金絲和氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng),最終設(shè)計(jì)出的仿人手臂具有輕質(zhì),靈巧,柔順等特點(diǎn),能抓握0.5kg以內(nèi)的日常物品,如水杯、飯卡、硬幣等。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集了人體手臂的腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),分析出各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)角度范圍、常規(guī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大角速度范圍、以指導(dǎo)仿人手臂的設(shè)計(jì)。新型的輕質(zhì)仿人靈巧手具有模塊化、集成化、高功率重量比、柔順性好等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。靈巧手由五個(gè)手指和手掌組成,共14個(gè)自由度,手指的每個(gè)關(guān)節(jié)都有角度反饋,指尖具有壓力反饋。由于采用的是鋼絲繩傳動(dòng),傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率高。仿人手臂拋棄了慣用的電機(jī)驅(qū)動(dòng),而選擇了柔順性好、高功率重量比的鎳鈦形狀記憶合金和氣動(dòng)肌腱。形狀記憶合金用來(lái)驅(qū)動(dòng)靈巧手手指的各個(gè)關(guān)節(jié),氣動(dòng)肌腱用來(lái)驅(qū)動(dòng)腕關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)。針對(duì)采購(gòu)的記憶合金和氣動(dòng)肌腱進(jìn)行了相關(guān)的機(jī)械特性實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。并試制出仿人靈巧手樣機(jī),搭建了靈巧手驗(yàn)證平臺(tái),完成靈巧手抓握日常物品的測(cè)試。
【關(guān)鍵詞】：仿人手臂 靈巧手 智能材料 形狀記憶合金 氣動(dòng)肌腱
【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】：2016
【分類號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景和意義9
• 1.2 課題來(lái)源9-10
• 1.3 靈巧手的研究與進(jìn)展10-14
• 1.3.1 靈巧手的發(fā)展歷史10
• 1.3.2 靈巧手的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.4 機(jī)械臂的研究與進(jìn)展14-16
• 1.4.1 機(jī)械臂的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 機(jī)械臂的發(fā)展需求16
• 1.5 智能材料概述16
• 1.6 氣動(dòng)肌腱的進(jìn)展與應(yīng)用16-17
• 1.7 本文的主要內(nèi)容17-19
• 第2章 仿人手臂設(shè)計(jì)的理論分析19-32
• 2.1 人體手臂運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集與分析19-22
• 2.1.1 人體手臂整體分析19
• 2.1.2 用VICON系統(tǒng)采集手臂運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)19-22
• 2.2 仿人手臂的驅(qū)動(dòng)選擇22-26
• 2.3 靈巧手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析26-29
• 2.3.1 靈巧手的自由度配置及坐標(biāo)系建立26-27
• 2.3.2 食指的正解及工作空間27-29
• 2.4 擬人臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析29-31
• 2.4.1 擬人臂的自由度配置及坐標(biāo)系建立29
• 2.4.2 擬人臂的正解及工作空間29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 仿人手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析32-52
• 3.1 仿人手臂關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)的制定32-37
• 3.1.1 靈巧手的設(shè)計(jì)指標(biāo)32-36
• 3.1.2 擬人臂的設(shè)計(jì)指標(biāo)36-37
• 3.2 靈巧手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-43
• 3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)37-39
• 3.2.2 食指的設(shè)計(jì)39-41
• 3.2.3 靈巧手的設(shè)計(jì)41-43
• 3.3 擬人臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-48
• 3.3.1 標(biāo)準(zhǔn)件的選型設(shè)計(jì)43-46
• 3.3.2 擬人臂的設(shè)計(jì)46-48
• 3.4 仿人手臂集成設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零件的強(qiáng)度分析48-51
• 3.4.1 仿人手臂集成設(shè)計(jì)48-49
• 3.4.2 關(guān)鍵零件的強(qiáng)度分析49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 SMA絲及氣動(dòng)肌腱的特性實(shí)驗(yàn)研究52-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)方案的制定52-54
• 4.1.1 SMA絲特性實(shí)驗(yàn)方案的制定52-53
• 4.1.2 氣動(dòng)肌腱特性實(shí)驗(yàn)方案的制定53-54
• 4.2 SMA絲特性分析與設(shè)計(jì)驗(yàn)證54-56
• 4.3 氣動(dòng)肌腱特性分析與設(shè)計(jì)驗(yàn)證56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 樣機(jī)試制與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建59-70
• 5.1 零件的加工與裝配59-64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建與調(diào)試64-66
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建64-66
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的調(diào)試66
• 5.3 靈巧手抓握測(cè)試66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 附錄75-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果98-99
• 致謝99

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：644506