氣動軟體機(jī)械手設(shè)計及實驗研究.pdf

1、本文在模擬人手結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上，以軟體機(jī)器人技術(shù)為依托，結(jié)合3D打印技術(shù)和硅橡膠鑄造工藝，研制了外形和運動均仿人的氣動軟體機(jī)械手。軟體機(jī)械手的手指均由軟關(guān)節(jié)與鉸鏈型指骨粘結(jié)而成，5個手指均能單向彎曲，食指加入了側(cè)擺運動，拇指加入了全向彎曲運動?；诙鄠€柔性關(guān)節(jié)僅由一個軟關(guān)節(jié)驅(qū)動的欠驅(qū)動技術(shù)，使軟體機(jī)械手能夠模仿人手的動作并針對不同形狀的物體完成適應(yīng)性抓取，具有抗側(cè)彎、抗扭以及承受較大的載荷的能力，體現(xiàn)了良好的結(jié)構(gòu)柔性、驅(qū)動柔性、運動柔

2、性。本文研發(fā)的軟體機(jī)械手兼具軟體機(jī)器人自由度大且不損害操作對象和剛性機(jī)械手承重大的特點，特別適合安全性和柔性需求較高的場合，在醫(yī)療助殘、生活服務(wù)和軍事等領(lǐng)域有著迫切需求，因此具有重要的研究意義與應(yīng)用前景。
　　本文基于機(jī)器人變參數(shù)齊次坐標(biāo)變換矩陣，完成了軟體機(jī)械手運動學(xué)建模，并利用Matlab求解并仿真了其工作空間。在Abaqus軟件平臺上，結(jié)合Yeoh能量密度模型，建立了手指運動過程的有限元分析模型?；贜eo-Hookean模

3、型，建立了欠驅(qū)動單向彎曲手指的靜力學(xué)理論模型，分析了其多種影響因素，為軟體機(jī)械手的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。通過對稱拉伸試驗機(jī)，進(jìn)行了多個標(biāo)準(zhǔn)樣品的拉伸實驗，獲得了多種硅橡膠材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線。采用MEMS姿態(tài)傳感器進(jìn)行了手指氣壓轉(zhuǎn)角特性實驗，結(jié)合有限元仿真分析結(jié)果對手指的氣壓轉(zhuǎn)角理論模型完成了驗證，獲得了氣壓對手指轉(zhuǎn)角的影響。采用壓力測量儀進(jìn)行了手指夾持力實驗并對手指運動的有限元仿真模型完成了驗證，獲得了氣壓對手指夾持力的影響。通過實