發(fā)布時(shí)間：2017-07-06 11:29

  本文關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能優(yōu)化與抓握力控制研究

  更多相關(guān)文章： 假肢手 欠驅(qū)動(dòng) 動(dòng)力學(xué)建模 抓握性能優(yōu)化 抓握力控制

【摘要】：欠驅(qū)動(dòng)假肢手具有擬人化的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),能夠自適應(yīng)地抓握不同外形和尺寸的物體,其驅(qū)動(dòng)器數(shù)目少于運(yùn)動(dòng)自由度數(shù)目,既保證了操作的靈活性,又減小了尺寸和重量,降低了控制難度,成為了多自由度假肢手研究的熱點(diǎn)。然而,欠驅(qū)動(dòng)假肢手由于其機(jī)構(gòu)本身的特點(diǎn),在抓握過程中會(huì)出現(xiàn)彈射現(xiàn)象,導(dǎo)致抓握不穩(wěn)定。因此,本文對(duì)連桿式欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能進(jìn)行了優(yōu)化,并針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指抓握特性提出了抓握力控制方法。 首先對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手及其抓握特性進(jìn)行了概述,詳細(xì)介紹了欠驅(qū)動(dòng)手指機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的抓握性能優(yōu)化方法,并總結(jié)了其中的不足；分析了機(jī)器人力控制的主要方法和假肢手抓握力控制的發(fā)展現(xiàn)狀。 針對(duì)本文所研究的多連桿欠驅(qū)動(dòng)假肢手,采用虛功原理,建立了手指的靜力學(xué)模型,得到了基關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩、耦合桿彈簧內(nèi)力與各指節(jié)抓握力之間的關(guān)系；針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指閉鏈機(jī)構(gòu),運(yùn)用基于虛擬彈簧的拉格朗日方程,建立了手指機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型,通過動(dòng)力學(xué)仿真軟件完成手指動(dòng)力學(xué)模型的仿真驗(yàn)證。 對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手指的抓握特性進(jìn)行了分析,通過仿真分析了耦合桿彈簧剛度對(duì)欠驅(qū)動(dòng)假肢手指抓握性能的影響；從自適應(yīng)性、抓握穩(wěn)定性以及指節(jié)抓握力分配三個(gè)方面制定優(yōu)化準(zhǔn)則,以耦合桿彈簧剛度為優(yōu)化參數(shù),對(duì)欠驅(qū)動(dòng)手指的綜合抓握性能進(jìn)行了優(yōu)化。 為了進(jìn)一步減少抓握過程中欠驅(qū)動(dòng)假肢手的彈射現(xiàn)象,通過分析手指彈射過程中運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),提出了防彈射抓握力控制方法。通過檢測基關(guān)節(jié)位置變化來判斷是否將發(fā)生彈射,從而對(duì)參考力進(jìn)行修正,達(dá)到防彈射的效果；設(shè)計(jì)了模糊PI抓握力控制器,完成了假肢手抓握力跟蹤控制和防彈射控制仿真,對(duì)該控制方法進(jìn)行了初步驗(yàn)證。 最后,采用基于NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)的假肢手物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)了假肢手傳感器系統(tǒng),完成了欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能與抓握力控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用優(yōu)化后的耦合彈簧能在一定程度上提高手指的抓握性能,模糊PI力控制器和防彈射控制方法具有較好的控制效果。
【關(guān)鍵詞】：假肢手 欠驅(qū)動(dòng) 動(dòng)力學(xué)建模 抓握性能優(yōu)化 抓握力控制
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.17
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握特性研究概述10-12
• 1.3 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能優(yōu)化方法綜述12-13
• 1.4 假肢手抓握力控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 本文研究的目的及意義15
• 1.6 本文研究思路與主要內(nèi)容15-17
• 2 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握力學(xué)分析17-37
• 2.1 引言17-18
• 2.2 欠驅(qū)動(dòng)手指抓握靜力學(xué)18-23
• 2.3 欠驅(qū)動(dòng)手指動(dòng)力學(xué)建模23-30
• 2.3.1 虛擬彈簧法23-24
• 2.3.2 欠驅(qū)動(dòng)手指動(dòng)力學(xué)建模24-30
• 2.4 驅(qū)動(dòng)模型30-31
• 2.5 接觸力模型31-32
• 2.6 欠驅(qū)動(dòng)手指動(dòng)力學(xué)模型仿真驗(yàn)證32-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 3 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能優(yōu)化37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 欠驅(qū)動(dòng)手指抓握特性分析37-41
• 3.2.1 手指抓握位姿39
• 3.2.2 手指抓握仿真39-41
• 3.3 手指抓握性能優(yōu)化41-46
• 3.3.1 人手抓握力分配實(shí)驗(yàn)42-43
• 3.3.2 優(yōu)化準(zhǔn)則43-44
• 3.3.3 優(yōu)化結(jié)果44-46
• 3.4 欠驅(qū)動(dòng)手指彈射現(xiàn)象分析46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 4 欠驅(qū)動(dòng)假肢手防彈射抓握力控制研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 欠驅(qū)動(dòng)假肢手防彈射抓握力控制研究49-53
• 4.2.1 欠驅(qū)動(dòng)假肢手防彈射抓握力控制策略總體結(jié)構(gòu)49-50
• 4.2.2 參考位置的確定50-51
• 4.2.3 力控制器設(shè)計(jì)51-53
• 4.3 假肢手抓握力控制仿真與分析53-58
• 4.3.1 參考位置計(jì)算參數(shù)確定54-55
• 4.3.2 抓握力跟蹤控制仿真55-56
• 4.3.3 防彈射抓握力控制仿真56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握性能與抓握力控制實(shí)驗(yàn)59-69
• 5.1 引言59
• 5.2 假肢手實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)組成59-60
• 5.3 假肢手傳感器系統(tǒng)60-63
• 5.3.1 基關(guān)節(jié)角位移傳感器60-62
• 5.3.2 FSR壓力傳感器62-63
• 5.4 欠驅(qū)動(dòng)假肢手單手指抓握性能實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.5 欠驅(qū)動(dòng)假肢手抓握力控制實(shí)驗(yàn)65-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 6 總結(jié)與展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 附錄75-78
• 攻讀碩士期間的主要研究成果78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 駱敏舟,梅濤,盧朝洪,余永;多關(guān)節(jié)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)器人手爪包絡(luò)抓取穩(wěn)定性分析與仿真[J];光學(xué)精密工程;2004年05期

2 張庭;姜力;劉宏;;仿生假手抓握力控制策略[J];機(jī)器人;2012年02期

3 張文增,陳強(qiáng),孫振國;擬人機(jī)器人手的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年05期

4 叢爽;馮先勇;;基于GA和單純形法的直流電機(jī)參數(shù)辨識(shí)[J];控制工程;2009年01期

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本文編號(hào)：526060