資源描述：
《基于低熔點合金的變剛度軟體仿人手指研制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學位論文基于低熔點合金的變剛度軟體仿人手指研制RESEARCHANDMANUFACTUREOFVARIABLESTIFFNESSSOFTHUMANOIDFINGERBASEDONLMPA張海容哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TP242.3學校代碼：10213國際圖書分類號：621密級：公開工程碩士學位論文基于低熔點合金的變剛度軟體仿人手指研制碩士研究生：張海容導師：閆繼宏教授申請學位：工程碩士學科：機械電子工程所在單位：機電工程學院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:TP242.3U.D
2、.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHANDMANUFACTUREOFVARIABLESTIFFNESSSOFTHUMANOIDFINGERBASEDONLMPAZhangHairongCandidate：Prof.YanJihongSupervisor：MasterofEngineeringAcademicDegreeAppliedfor：MechatronicsEngineeringSpeciality：SchoolofMechatronicsEngineeringAff
3、iliation：June,2018DateofDefence：HarbinInstituteofTechnologyDegree-Conferring-Institution：哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文摘要軟體機器人是機器人技術(shù)的一個新興研究領域。其結(jié)構(gòu)與材料的順應性和適應性，具有柔順交互、高適應性，一定程度上彌補了剛性機器人的不足。軟體機械手以其廣泛的應用性成為一個重要的研究方向。軟體機械手由軟材料制作，具有無限自由度，其靈巧的結(jié)構(gòu)和材料高柔順性帶來非線性大變形和被動變形的問題。人手指具有靈活的彎曲抓取能力，并且具有變剛度的特點，本文仿照人手指結(jié)
4、構(gòu)和功能，提出了關(guān)節(jié)式彎曲的可變剛度軟體仿人手指，并針對其設計、制造、運動學建模、氣壓控制以及樣機實驗進行了研究。首先，基于纖維增強致動器研制出關(guān)節(jié)式彎曲仿人手指。仿參考人手指的尺寸、形狀和運動特點，其掌指關(guān)節(jié)獨立驅(qū)動，兩個指間關(guān)節(jié)采用同一驅(qū)動；通過單側(cè)限制伸長致動器，實現(xiàn)關(guān)節(jié)式彎曲效果；采用內(nèi)嵌低熔點合金的方法實現(xiàn)變剛度，通過改變溫度使合金在固液相之間轉(zhuǎn)變而進行整體剛度的改變；采用二階Yeoh模型通過ABAQUS有限元技術(shù)對影響彎曲角度的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行分析。采用3D打印模具分步鑄造工藝制備軟體仿人手指。其次，對于超彈性柔性材料的非線性導致軟體仿人手指
5、運動建模困難的問題，采用虛功原理對彈性應變能和氣壓做功求虛功的方法，利用彈性應變能密度函數(shù)計算整體形變儲存的能量，建立了彎曲角度與驅(qū)動氣壓之間的運動學關(guān)系；通過對實驗數(shù)據(jù)線性化確定了運動學中的參數(shù)，并通過實驗驗證了運動學模型的準確性。再次，采用Ethernet通信和CAN總線控制步進電機調(diào)節(jié)充放氣機構(gòu)，結(jié)合PID控制算法，實現(xiàn)了基于氣壓反饋的閉環(huán)控制，以及氣壓、充放氣速度和流量連續(xù)穩(wěn)定可調(diào)節(jié)控制?；赩S2010平臺和QT庫開發(fā)了上位機界面和驅(qū)動控制系統(tǒng)。最后，擴展充放氣機構(gòu)搭建多路氣壓控制平臺，進行軟體手指的樣機實驗研究。設計并搭建了軟體手指彎曲角
6、度測量平臺，測量了彎曲角度、滯回、彎曲性能、彎矩、剛度以及單指負載等特性。組裝軟體仿人手，進行了抓取規(guī)劃，分別做了手勢實驗、抓取實驗和指間移物實驗，驗證了軟體仿人手指的靈活性、通用性和人機交互安全性。關(guān)鍵詞：軟體機器人；仿人手指；可變剛度；仿人手；運動學建模-I-哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文AbstractSoftroboticsisanewresearchareainrobotics.Theadaptabilityandadaptabilityofitsstructureandmaterialshavecompliantinteractionandh
7、ighadaptability,whichmakesupforthedeficienciesofrigidrobotstosomeextent.Softmanipulatorshavebecomeanimportantbranchofresearchwithitswideapplicability.Thesoftmanipulatorsaremadeofsoftmaterialswithunlimiteddegreesoffreedom.Theirdexterousstructureandhighflexibilityofthematerialbri
8、ngaboutproblemsoflargenonlineardeformationandpassivede
