收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于低熔点合金的变刚度软体仿人手指研制

张海容  
【摘要】:软体机器人是机器人技术的一个新兴研究领域。其结构与材料的顺应性和适应性,具有柔顺交互、高适应性,一定程度上弥补了刚性机器人的不足。软体机械手以其广泛的应用性成为一个重要的研究方向。软体机械手由软材料制作,具有无限自由度,其灵巧的结构和材料高柔顺性带来非线性大变形和被动变形的问题。人手指具有灵活的弯曲抓取能力,并且具有变刚度的特点,本文仿照人手指结构和功能,提出了关节式弯曲的可变刚度软体仿人手指,并针对其设计、制造、运动学建模、气压控制以及样机实验进行了研究。首先,基于纤维增强致动器研制出关节式弯曲仿人手指。仿参考人手指的尺寸、形状和运动特点,其掌指关节独立驱动,两个指间关节采用同一驱动;通过单侧限制伸长致动器,实现关节式弯曲效果;采用内嵌低熔点合金的方法实现变刚度,通过改变温度使合金在固液相之间转变而进行整体刚度的改变;采用二阶Yeoh模型通过ABAQUS有限元技术对影响弯曲角度的结构参数进行分析。采用3D打印模具分步铸造工艺制备软体仿人手指。其次,对于超弹性柔性材料的非线性导致软体仿人手指运动建模困难的问题,采用虚功原理对弹性应变能和气压做功求虚功的方法,利用弹性应变能密度函数计算整体形变储存的能量,建立了弯曲角度与驱动气压之间的运动学关系;通过对实验数据线性化确定了运动学中的参数,并通过实验验证了运动学模型的准确性。再次,采用Ethernet通信和CAN总线控制步进电机调节充放气机构,结合PID控制算法,实现了基于气压反馈的闭环控制,以及气压、充放气速度和流量连续稳定可调节控制。基于VS2010平台和QT库开发了上位机界面和驱动控制系统。最后,扩展充放气机构搭建多路气压控制平台,进行软体手指的样机实验研究。设计并搭建了软体手指弯曲角度测量平台,测量了弯曲角度、滞回、弯曲性能、弯矩、刚度以及单指负载等特性。组装软体仿人手,进行了抓取规划,分别做了手势实验、抓取实验和指间移物实验,验证了软体仿人手指的灵活性、通用性和人机交互安全性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 李阳;牛雪娟;潘文峰;;含中心孔复合材料变刚度板孔边应力解析法分析[J];固体火箭技术;2018年01期
2 赵斌;冯万盛;荣继刚;程海涛;;组合式变刚度缓和过渡橡胶止挡结构介绍[J];内燃机与配件;2018年20期
3 吴庆发;;一种新方法在变刚度柱静力屈曲稳定分析中的应用[J];公路交通科技(应用技术版);2017年07期
4 陈丽静;;两片变截面式渐变刚度钢板弹簧的轻量化设计[J];厦门理工学院学报;2016年03期
5 卜雷;;齿轮时变刚度对传动误差的影响研究[J];装备制造技术;2014年02期
6 潘法超;李杰;刘宏欣;;设置变刚度加强层的框架-核心筒结构抗震性能研究[J];江西科学;2012年03期
7 Yoshitaka YAMASHITA;周冬妍;;采用变刚度装置提高受电弓性能[J];国外铁道车辆;2012年06期
8 卫一多;刘凯;马朝锋;赵常青;;时变刚度和齿侧间隙非线性对齿轮系统振动的影响[J];西安理工大学学报;2010年01期
9 杨润林;闫维明;周锡元;;结构连续变刚度控制有效性分析[J];振动与冲击;2008年03期
10 杨卫东;;变刚度控制的收敛性与稳态特性分析[J];冶金自动化;2008年03期
11 徐明欣;刘保国;孙磊;;随机变刚度支撑平台的研究[J];机械设计;2008年08期
12 杨润林;陈芳;宋波;闫维明;周锡元;;结构新型半主动连续变刚度控制的研究[J];四川建筑科学研究;2007年02期
13 杨润林;周锡元;闫维明;宋波;;结构半主动变刚度控制的研究[J];建筑科学;2007年03期
14 郑银环,张仲甫;少片渐变刚度钢板弹簧的优化设计与计算[J];机床与液压;2005年03期
15 庄中华,李敏霞,孙大胜,王恒新;变刚度振动控制在电信大楼抗震设计中的应用研究[J];振动与冲击;2002年02期
16 丁建华,欧进萍;结构被动变刚度控制系统[J];工程力学;2002年06期
17 王君,李建平,王国栋;压力闭环下的轧机变刚度控制[J];控制与决策;2002年01期
18 楼梦麟,吴京宁;结构主动变刚度控制中的若干问题[J];同济大学学报(自然科学版);2001年04期
19 桂丽萍,李敏霞,张亚芳,欧进萍;电液式可变刚度装置的设计及计算[J];噪声与振动控制;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 阎维明;谭平;周福霖;;多结构联系体系的主动变刚度控制[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
2 谭平;阎维明;周福霖;;主动变刚度控制系统的瞬时最优控制算法[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ卷)[C];1998年
3 林甄莹;;桩基变刚度调平优化设计在工程中的实际运用[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年
4 党发宁;侯玲;刘奉银;王晓章;;岩土工程中有限元病态问题的变刚度解法[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
5 张启江;;渐变刚度板簧中,长锥变截面主簧与短副簧组合方式的不适宜性分析[A];2003年十一省、区、市机械工程学术年会论文集[C];2003年
6 胡启平;吴衍智;;变刚度框—剪结构协同分析的传递矩阵法[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(上)[C];1994年
7 周福霖;阎维明;谭平;;主动变刚度/阻尼系统的变结构控制[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
8 张智勇;陈予恕;;球轴承变刚度振动中混沌运动的动力学机理研究[A];第十届动力学与控制学术会议摘要集[C];2016年
9 王伟;;主动连续变刚度结构体系(ACVS)控制算法研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
10 叶璇;李喜德;;变刚度后屈曲式微力传感器的数值模拟与设计[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王建辰;变刚度单孔手术机器人系统设计方法及主从控制策略研究[D];天津大学;2017年
2 尹鹏;单足弹跳机器人可变刚度柔性回转髋关节及其特性研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 高杰;高层建筑变刚度隔震技术试验研究[D];中国建筑科学研究院;2013年
4 宫晓博;基于变刚度蒙皮和零泊松比蜂窝的变弯度机翼结构研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
5 茅晓辉;变刚度复合地基变形控制设计理论研究[D];山东科技大学;2010年
6 薛江炜;桩伴侣(变刚度桩)对直接基础与间接基础的优化研究[D];太原理工大学;2013年
7 王长新;某轻型客车变刚度悬架系统的优化、调校与试验研究[D];吉林大学;2015年
8 杨润林;结构模糊振动控制的研究[D];中国建筑科学研究院;2003年
9 邓孔书;土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D];清华大学;2010年
10 张武;高层建筑桩筏基础模型试验研究[D];中国建筑科学研究院;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张海容;基于低熔点合金的变刚度软体仿人手指研制[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 徐威铭;一种变刚度柔性手爪的设计及实验验证[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 吴星宇;空间机械臂变刚度关节及柔顺控制研究[D];北京邮电大学;2018年
4 李阳;变刚度铺放优化复合材料力学性能[D];天津工业大学;2018年
5 刘鹏;可重置变刚度气动阻尼器用于结构半主动减震控制的研究[D];北京交通大学;2018年
6 邓同强;变刚度复合材料层合板壳的分析与优化[D];南昌航空大学;2017年
7 郭龙;机器人可变刚度柔性关节设计分析与试验研究[D];武汉科技大学;2015年
8 王庆五;渐变刚度钢板弹簧设计研究[D];昆明理工大学;2003年
9 袁洁;变刚度调平在高层建筑设计中的应用[D];河北工程大学;2013年
10 王振峰;变刚度刚性桩复合地基在地震作用下的性状分析[D];太原理工大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978