【摘 要】
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受执行器的尺寸和重量的物理限制,已开发的灵巧手很难同时获得快速运动和高指尖力的优秀性能。近年来采用混合驱动的机械手成为新的研究方向,混合驱动是指灵巧手同一关节采用两套系统传动和驱动,以实现灵巧手兼有高速与高握持力的能力。混合驱动灵巧手核心问题是消除两套驱动传动系统的耦合影响同时保证尺寸精巧与结构轻量。现有的混合驱动灵巧手往往驱动部件复杂且配件过多,传动和解耦结构需要占用腕部空间,同时自由度较少导致
【基金项目】
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2017年国家重点研发计划项目:工业机器人整机性能测试与评估平台研发及应用（2017TFB1301400）
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受执行器的尺寸和重量的物理限制,已开发的灵巧手很难同时获得快速运动和高指尖力的优秀性能。近年来采用混合驱动的机械手成为新的研究方向,混合驱动是指灵巧手同一关节采用两套系统传动和驱动,以实现灵巧手兼有高速与高握持力的能力。混合驱动灵巧手核心问题是消除两套驱动传动系统的耦合影响同时保证尺寸精巧与结构轻量。现有的混合驱动灵巧手往往驱动部件复杂且配件过多,传动和解耦结构需要占用腕部空间,同时自由度较少导致灵巧性不足,应用价值不高。针对这一问题,本文借鉴离合装置的设计思路,提出了一种弹性摩擦离合结构,实现了两套系统的独立运作。同时完成了一款兼顾高速与高握持力并且紧凑轻量的灵巧手设计。本文设计了灵巧手的腱绳布置与关节结构,保证了各关节的独立运动,互不影响。提出了基于任务的设计理念和轻量小型化的设计目标,并创新了“3.5”指灵巧手的特殊构型。本文所研究的灵巧手具有11个关节10自由度。其中食指和中指结构一致,一根手指拥有4个关节3个速度自由度,1个额外的力矩自由度可以同时提供食指和中指的高指尖力,大拇指被简化为2个自由度,小拇指和无名指被合并为1根手指并仅有1个自由度,被定义为“0.5”指。通过手势能力与抓取姿势实验验证了灵巧手的拟人能力,通过速度与力量性能实验验证了灵巧手的设计目标,通过辅助手指功能实验和双驱动模式实验验证了灵巧手的实际应用能力。
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