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机器人模块化夹持器的研究与设计

更新时间：2020-03-12 11:29:53 大小：3M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：机器人 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

机器人末端执行器是机器人末端与目标物体直接进行接触的关键部件，其工作性能是机器人研究领域的一个重要方向。末端执行器包括主要用在仿人机器人上的仿人机器人手爪以及用在工业上的工业机器人末端夹持器。由于市场的需求多种多样，因此单一功能的产品很难满足企业的生产要求。模块化思想通过将产品中具有不同性能或者不同规格的各功能部分进行组合使产品满足市场变化的需求。本文设计了一种欠驱动末端夹持器，通过对各部分进行模块化设计，得到了多种不同夹持特点的夹持器。以三指末端夹持器为例，进行了运动学分析、力学分析、adams仿真以及后续的实验验证。

  首先分析了欠驱动的工作原理，选择四杆机构作为实现夹持器手指运动的功能机构设计，根据人类手指运动关节的运动特点计算出末端夹持器手指在特殊位置时的角度值，以拉格朗日插值出的函数作为期望函数，利用复合形法对四杆机构进行优化。

  然后利用复数矢量法得出末端夹持器手指关节位移转化关系式，利用空间刚体位移转化公式得出末端夹持器逆运动学方程，利用matlab仿真出末端夹持器工作时单个手指的运动轨迹。根据虚功原理对末端夹持器进行了静力学分析，并且进行了adams仿真分析。根据对末端夹持器接触力曲线波动大小的影响选出了合适的扭簧扭矩，并仿真出最后的接触力变化曲线。

  再次，对于手指部分采用3D打印制作以降低机构的质量。传动部分选择标准传动部件，以保证传动的精确性以及稳定性。选用STC51单片机以及步进电机作为末端夹持器的驱动部分，电机运动通过单片机控制，电机通过丝杆螺母将动力传送至夹持器手指。上位机利用LabVIEW软件设计了接触力数据采集程序，采集到的数据通过图表显示出来然后存储到电子表格里，再利用 matlab画出接触力变化曲线。

  最后选择了与仿真时形状与质量相似的物体进行实验，测出了实际的接触力变化曲线。曲线变化趋势与adams仿真时变化一致，说明仿真结果合理，所设计的末端夹持器能够很好的完成夹持任务。

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