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基于抓持矩阵的二指多关节手抓持规划和丝传动设计
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:2015
  • 页码:17-23
  • 分类:TH11[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室,天津300072, [2]伦敦大学国王学院自然与机械工程系伦敦WC2R2LS英国
  • 相关基金:国家自然科学基金(51175366)和天津市科技计划(12JCZDJC27700)资助项目.
  • 相关项目:变胞多指机械手活动机理之工作空间、操作度和灵巧度研究
中文摘要:

二指手的欠驱动手指,能够模仿人的拇指和中指,实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体,利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指,从而实现两个手指对于物体的抓持,并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法,建立二指多关节手对物体有摩擦接触的抓持模型,并将抓持矩阵逐步向外扩展到手指的各个关节处,进而建立扩展抓持矩阵。利用接触点处抓持矩阵确定了一类平面物体抓持规划中接触点的位置应该满足的条件,并在最小力的原则下计算物体在不同的位姿下抓持力的大小。利用上述规划的接触点进行运动学反解,进而从联动关节处的抓持矩阵提取出欠驱动手指两个耦合关节力矩信息,得出丝传动的半径设计和反向弹簧设计的原则。利用扩展抓持矩阵求得力矩分量并用之验证此法与常规求法求得的力矩是等效的,从而验证此方法的正确性并对丝传动进行位置与力的计算。

英文摘要:

A two fingered hand with two under-actuated fingers can complete the task of grasping and pick-and-place of different objects by imitating people's fingers. For general objects, the fingers with tendon-driven can be more like people's to grasp and to pick and place by using just two fingers. The two-fingered hand's grasping objects with frictional contracts using grasp matrix is modeled and the grasp matrix is expanded to the joints of fingers to build the expanded grasp matrix of every rank. By using grasp matrix of the contracts, the position condition is derived that the contracts must satisfy for a kind of planar objects and the magnitude of the contract forces is computed with different positions and orientations under the principle of minimum force. Using the planned contracts above, the inverse kinematics is done and the moment of two coupling joints of the under-actuated fingers is obtained from grasp matrix of the two coupling joints, to design the radius and inverse springs for tendon-driven. The moment obtained from the expanded grasp matrix proves that this method and normal method are equal which prove it is fight and effective, and then the position and force of the tendon driven are computed.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603