變胞仿人靈巧手的運動學分析與參數(shù)優(yōu)化設計.pdf

1、變胞仿人靈巧手是一種與其他仿人機械手有著本質(zhì)不同的新型多指靈巧手。它突破了傳統(tǒng)機械手手掌固定不變的限制，在保持手大小不變的情況下可通過變胞手掌的運動令手指獲得更大的工作空間和更多的抓取姿態(tài)，大大提高了手指的靈活度和整手的運動性能，為仿人多指手的設計提供了新的思路。本文以變胞仿人靈巧手為研究對象，分析了靈巧手的抓取和操作性能，完成了靈巧手的參數(shù)優(yōu)化設計，具體內(nèi)容如下：
　　應用姿態(tài)變換方法和閉環(huán)法則對變胞手掌進行運動分析，建立變胞手

2、掌的位置約束方程；以變胞五指靈巧手手掌參數(shù)為例，應用MATLAB數(shù)值解法編程，求得手掌機構(gòu)的位置解。MATLAB數(shù)值解法進行位置求解的方法簡單、實用，具有通用性，同樣適用于變胞三指靈巧手和變胞四指靈巧手手掌的位置求解。
　　提出了衡量靈巧手抓取性能的有效工作空間的計算方法，以變胞五指靈巧手為例對其有效工作空間進行計算，驗證了方法的有效性。
　　分析了變胞手掌的運動特性，運用旋量理論建立了手掌機構(gòu)的運動微分方程；根據(jù)靈巧手操作

3、物體時的約束，建立了靈巧手操作物體時的運動微分方程，給出了靈巧手的冗余度、不確定度、整手可操作性和手掌可操作性指標，為靈巧手的操作性能提供了評價標準。
　　介紹了解剖學和生物力學中對人手的研究成果，分析了靈巧手與人手運動上的相似性，引入了掌橫弓和運動學橫向拱形的概念，以此為基礎建立了變胞靈巧手與人手在抓取運動上的聯(lián)系。
　　最后以最大化與人手相似的抓取姿態(tài)為優(yōu)化目標，建立TJU/KCL靈巧手的參數(shù)優(yōu)化模型，采用罰函數(shù)法和遺傳