DLR-HIT仿人灵巧手结构优化设计及其指节力矩控制

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该文在对国内外灵巧手的历史与现状及DLR-HITⅡ型灵巧手分析的基础上,针对出现的问题进行了优化,研制了新型DLR-HIT灵巧手.该文的工作主要是进行DLR-HIT Ⅱ型灵巧手的结构优化、谐波齿轮频率特性的分析及对指节力距控制的研究.该文分析了手指关节运动副的型式、手指数目、手掌的结构、手指的结构型式(关节的数目及相对姿态)、各关节运动的驱动方式及传动方式、各关节的截面结构型式、手指的材料(包括表面材料)、传感器的选用及布置、各手指之间的相对位置及姿态、各关节的长度及回转关节的回转角度范围;优化计算了手指指节部分的连杆参数,使其主动杆与被动杆的传动更接近于1:1,更加类似于人手;优化设计了基关节的结构,消除了齿轮间的间隙,使翘曲方向上的运动由原来的0°~60°提高到现在的0°~90°;采用仿真的方法,优化了拇指的布置尺寸,提高其抓握能力;设计两用腕部结构,同时应用于PUMA机器人手臂与快速连接件上,该快速连接件与德国DLR轻型臂相连.本文分析了谐波减速器的频率特性,为谐波减速器使用及力矩传感器信号的滤波提供了依据.力感知是灵巧手抓握和操作的重要条件.该文以指节力矩传感器为基础,采用一种非线性补偿方法,克服了由于谐波减速器及力矩传感器造成的非线性问题;同时进行了基于手指指节力矩的阻抗控制实验.
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