基于FPGA的气动柔性手指的神经网络控制器设计 被引量：3

1

作者 杨庆华 邵铁锋 +1 位作者 鲍官军 张立彬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第24期2604-2607,共4页

研究了气动柔性手指智能控制策略的硬件实现,设计了气动柔性手指的神经网络控制器。气动柔性手指神经网络控制器是在已经对气动柔性手指进行运动学和动力学分析的前提下,使用MATLAB对神经网络进行试训,依据训练所得的权值和阈值,在现场... 研究了气动柔性手指智能控制策略的硬件实现,设计了气动柔性手指的神经网络控制器。气动柔性手指神经网络控制器是在已经对气动柔性手指进行运动学和动力学分析的前提下,使用MATLAB对神经网络进行试训,依据训练所得的权值和阈值,在现场可编程门阵列集成环境下,基于超高速集成电路硬件描述语言完成的。该控制器适用于具有复杂智能控制策略且对实时性要求高的多手指控制系统。 展开更多

关键词 气动柔性手指 神经网络 现场可编程门陈列 并行处理 控制

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基于多腔软体驱动器的柔性手指设计 被引量：4

2

作者 魏琼 张永梁 +1 位作者 游颖 汪泉 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期425-432,532,共9页

针对现有软体柔性手指运动自由度少的问题,设计了一款基于气动多腔软体驱动器的柔性手指。基于软体动物的运动特征,对多腔软体驱动器的结构进行了设计;根据虚功原理,建立了软体驱动器的力学模型和柔性手指的位姿方程;利用Abaqus CAE有... 针对现有软体柔性手指运动自由度少的问题,设计了一款基于气动多腔软体驱动器的柔性手指。基于软体动物的运动特征,对多腔软体驱动器的结构进行了设计;根据虚功原理,建立了软体驱动器的力学模型和柔性手指的位姿方程;利用Abaqus CAE有限元仿真软件对柔性手指进行了力学仿真,得到了柔性手指偏转角度与输入气压的关系曲线;以单向转动软体驱动器为研究对象,通过输入特定气压值来分析其偏转角度与输入气压的关系,并对比了偏转角度—输入气压关系曲线的理论计算、仿真分析和试验结果的差异。试验结果显示,在偏转角度为0°~80°时,单向转动软体驱动器理论计算、仿真分析与实际测得的偏转角度—输入气压曲线的变化趋势基本一致。研究表明,所建立的单向转动软体驱动器力学模型能够较为准确地描述驱动器偏转角度的变化,所建立的手指位姿方程能够根据各关节的偏转角度求得手指各个节点的空间坐标,为手指的运动控制提供了基础。 展开更多

关键词 柔性手指 位姿方程 单向软体驱动器

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气动柔性手指的位置检测系统设计 被引量：1

3

作者 徐生 鲍官军 杨庆华 《计算机测量与控制》 CSCD 2008年第6期772-773,784,共3页

基于气动柔性弯曲关节,设计了三关节气动柔性手指,针对该手指指尖位置检测和控制的需要,设计了基于PSD的指尖位置检测系统;在气动柔性手指指尖上安装一个点光源,与手指平行设置一块PSD光敏面,手指指尖运动轨迹通过点光源反映在PSD光敏面... 基于气动柔性弯曲关节,设计了三关节气动柔性手指,针对该手指指尖位置检测和控制的需要,设计了基于PSD的指尖位置检测系统;在气动柔性手指指尖上安装一个点光源,与手指平行设置一块PSD光敏面,手指指尖运动轨迹通过点光源反映在PSD光敏面上,PSD将光源轨迹转换成电流信号.通过调理电路将电流转换成电压信号并放大,用PCI-1711数据采集卡采样电压信号,通过软件处理计算出手指指尖的位置和运动轨迹;实验表明在保证手指安装位置精度的条件下,能够得到比较精确的结果。 展开更多

关键词 柔性手指 位置 PSD 检测系统

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一种柔性手指的建模研究 被引量：2

4

作者 陈刚 张立彬 +1 位作者 杨庆华 阮健 《机械设计与制造工程》 2002年第6期39-40,43,共3页

提出了一种新型的气动弯曲关节。用这种弯曲关节构造了一个柔性仿生手指。建立了手指的静态模型,实验证明了该模型的正确性。给出了手指的动态模型,仿真结果表明,手指具有很好的动态特性。提出了一种设计仿生多指手的新的方法。

关键词 柔性手指 机械手 建模

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六维力传感器标定及其在气动柔性手指上应用 被引量：2

5

作者 刘齐 徐斌 +1 位作者 刘晓敏 姜旭 《吉林化工学院学报》 CAS 2018年第9期50-53,共4页

提出了一种精密六维力传感器的标定方法.搭建了实验平台,采用移动滑台搭载测力计对传感器施加外力的方式,得到传感器在不同外力情况下各方向力和力矩输出的电压差值,利用数值分析方法对电压差值和外力、力矩大小之间的关系进行分析,获... 提出了一种精密六维力传感器的标定方法.搭建了实验平台,采用移动滑台搭载测力计对传感器施加外力的方式,得到传感器在不同外力情况下各方向力和力矩输出的电压差值,利用数值分析方法对电压差值和外力、力矩大小之间的关系进行分析,获得了电压差值与外力、力矩大小的关系方程,并应用六维力传感器对气动柔性手指进行了夹持力实验研究.实验结果表明,柔性手指指尖夹持力、所受力矩随气压增加而增大,且指根处受力、力矩均小于指尖夹持力及夹持力所产生力矩,为后续柔性机械手的研究提供了科学依据. 展开更多

关键词 六维力 标定方法 柔性手指 夹持力

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板弹簧柔性手指关节弯曲的模型研究 被引量：8

6

作者 章军 须文波 范本隽 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第1期53-55,共3页

提出一种波壳伸缩的手指关节,多关节的手指可组合成操作机械手。此关节采用板弹簧为柔性骨架,波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力,关节的弯曲角度与弹性体内腔的气体压力有关。给出了关节的结构,介绍了手指关节的气动原理与控制方... 提出一种波壳伸缩的手指关节,多关节的手指可组合成操作机械手。此关节采用板弹簧为柔性骨架,波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力,关节的弯曲角度与弹性体内腔的气体压力有关。给出了关节的结构,介绍了手指关节的气动原理与控制方法,并分析了关节弯曲变形的静态模型。由此得出在受一大小变化的力偶和一大小、方向不断变化的切向力的共同作用下,悬臂梁大挠度变形的数学模型与数值解。 展开更多

关键词 柔性手指关节 波壳弹性体 板弹簧 悬臂梁 气动

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绳驱单关节柔性手指的优化设计 被引量：1

7

作者 马玮城 林金润 +2 位作者 陈玮浩 徐敏 宦智杰 《厦门理工学院学报》 2021年第1期16-21,共6页

为提高柔性手指的驱动性能,结合可3D打印成型的柔性材料与拉线驱动技术,设计单关节的绳驱动柔性手指结构。通过SolidWorks建模与ANSYS有限元仿真对比波纹状与锯齿状柔性手指外形结构的变形特性,对锯齿状柔性手指做了薄壁化设计,在薄壁... 为提高柔性手指的驱动性能,结合可3D打印成型的柔性材料与拉线驱动技术,设计单关节的绳驱动柔性手指结构。通过SolidWorks建模与ANSYS有限元仿真对比波纹状与锯齿状柔性手指外形结构的变形特性,对锯齿状柔性手指做了薄壁化设计,在薄壁结构的基础上引入单侧部分填充的空腔构型,分析不同填充比例对手指性能的影响。研究结果表明:优化后的、内部填充1/3的锯齿状柔性手指结构弯曲时所需绳索驱动力相对较小,同时可以保证内部应力分布均匀,能够在允许的变形范围内模拟手指的弯曲动作。 展开更多

关键词 单关节柔性手指 绳驱动 结构设计 ANSYS仿真

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模糊PID在柔性手指控制系统中的应用 被引量：1

8

作者 高宇轩 陈东华 李梦洁 《机电元件》 2021年第6期60-61,64,共3页

根据仿人气动柔性手指的特点,合适的控制系统可以提高对柔性手指的控制速度和精度。选择模糊PID控制作为控制系统,对模糊PID控制器进行设计。对所设计的模糊PID控制器,进行控制性能分析,建立控制系统模型,利用Simulink和COMSOL对柔性手... 根据仿人气动柔性手指的特点,合适的控制系统可以提高对柔性手指的控制速度和精度。选择模糊PID控制作为控制系统,对模糊PID控制器进行设计。对所设计的模糊PID控制器,进行控制性能分析,建立控制系统模型,利用Simulink和COMSOL对柔性手指系统进行联合仿真分析,探究所设计的模糊PID控制器的控制效果。 展开更多

关键词 柔性手指 模糊PID SIMULINK COMSOL

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一种气动柔性手指的板弹簧骨架模型研究

9

作者 朱飞成 章军 +1 位作者 陈春华 熊强 《制造业自动化》 北大核心 2014年第6期86-89,112,共5页

介绍了一种以板弹簧作为骨架的气动柔性手指。该手指由气缸驱动板弹簧产生变形实现弯曲动作。在平面上,将板弹簧受力状态等效于自由端受变化的集中载荷和弯矩共同作用下产生大变形的弹性悬臂梁。对柔性手指的变形状态建立了静态模型,通... 介绍了一种以板弹簧作为骨架的气动柔性手指。该手指由气缸驱动板弹簧产生变形实现弯曲动作。在平面上,将板弹簧受力状态等效于自由端受变化的集中载荷和弯矩共同作用下产生大变形的弹性悬臂梁。对柔性手指的变形状态建立了静态模型,通过构造板弹簧变形的微分方程,结合柔性手指变形协调方程,采用网格法,利用Matlab软件进行求解,得出了不同气缸压力下,板弹簧长度方向上不同截面的变形与应力分布情况,为柔性手指的设计提供了理论模型与计算方法。 展开更多

关键词 机械手 柔性手指 弹性悬臂梁 大变形

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气动单向弯曲关节柔性手指静力学特性实验研究

10

作者 刘洪波 孟祥蕊 +3 位作者 耿德旭 武广斌 梁正 许文智 《机床与液压》 北大核心 2022年第11期14-19,共6页

某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对... 某气动单向弯曲关节柔性手指由人工肌肉和弹性钢板并联组成,弯曲变形时具有大变形和非线性特点,静力学模型十分复杂且不利于控制。为便于实时精准控制,进一步简化手指静力学模型,并对其静力学特性进行实验研究。搭建静力学实验平台,对单肌肉驱动和双肌肉驱动两种不同驱动类型的柔性手指在不同限位面和等外载荷工况下分别进行夹持力和弯曲角度的对比实验。利用MATLAB对实验数据进行处理分析,得到手指夹持力和弯曲角度的经验模型。结果表明:气动单向弯曲关节柔性手指夹持力与弯曲角度、工作气压和驱动肌肉数目之间存在非线性关系;与静力学理论模型相比,该经验模型具有更高的精度,夹持力模型预测误差能控制在0.76 N内,弯曲角度模型误差可控制在6.9°内。 展开更多

关键词 气动单向弯曲关节 柔性手指 夹持力 弯曲角度 经验模型 曲面拟合

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两关节串联柔性手指末端输出力特性研究

11

作者 刘洪波 孟祥蕊 祝燕 《机床与液压》 北大核心 2022年第21期59-62,共4页

柔性手指由双肌肉驱动型单向弯曲关节和单肌肉驱动型单向弯曲关节串联而成,具有2个自由度,弯曲变形时具有大的变形和非线性的特征。根据手指变形规律,采用D-H法创建手指的运动学方程,推导出其对应的力雅克比矩阵,分析手指夹持物体时末... 柔性手指由双肌肉驱动型单向弯曲关节和单肌肉驱动型单向弯曲关节串联而成,具有2个自由度,弯曲变形时具有大的变形和非线性的特征。根据手指变形规律,采用D-H法创建手指的运动学方程,推导出其对应的力雅克比矩阵,分析手指夹持物体时末端受力情况,建立手指末端输出力与两关节气压增量之间的数学模型,该模型表明手指末端输出力与两关节气压增量近似呈正比。通过MATLAB仿真和实验相结合的方法对手指末端输出力进行研究,所建模型的仿真结果与实验结果对比误差较小,基本一致,验证了模型的准确性。 展开更多

关键词 气动单向弯曲关节 串联柔性手指 输出力模型 MATLAB仿真

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可变刚度柔性手指的仿真与优化 被引量：1

12

作者 张军诗 张凡 +4 位作者 刘磊 刘庚 李鹏飞 朱继宏 张卫红 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第6期70-80,共11页

与传统的刚性手爪相比,柔性手爪使用的机械手指采用轻质、柔软的材料,具有接触灵活、适应性强的特点,可以用来抓取轮廓形状复杂的易碎物体.本文设计并制造了一种具有刚度调节能力的柔性机械手指.柔性手指由内部弯曲致动器和外部变刚度... 与传统的刚性手爪相比,柔性手爪使用的机械手指采用轻质、柔软的材料,具有接触灵活、适应性强的特点,可以用来抓取轮廓形状复杂的易碎物体.本文设计并制造了一种具有刚度调节能力的柔性机械手指.柔性手指由内部弯曲致动器和外部变刚度外套构成,并在气动压力的驱动下工作.首先,通过有限元分析的方法对气动弯曲致动器的参数进行了优化;然后,利用RVE代表体元法建立了变刚度外套中纤维介质堵塞现象的分析方法;最后,结合刚度可调外套,展示了柔性手指的变刚度能力,同时,将三根相同的柔性手指组装成柔性手爪,研究发现变刚度外套使得手爪的抓取力增强了两倍以上.本文所提出的柔性手指在柔性机器人领域具有很大的应用潜力. 展开更多

关键词 柔性手指 弯曲变形 可变刚度 有限元分析 优化设计

原文传递

助残抓取柔性外手指运动学建模及样机试验

13

作者 孙伟军 许勇 +1 位作者 郭书言 刘凌霄 《上海工程技术大学学报》 2024年第4期422-428,共7页

提出一种可与伤残手臂进行协同抓取的可穿戴柔性外手指系统,对其结构和样机进行设计。建立外手指弯曲和抓取物品的运动学模型,获得驱动绳拉伸位移、指节关节角、末段指节位姿间的正逆运动学映射关系;对柔性外手指进行动力学仿真,获得无... 提出一种可与伤残手臂进行协同抓取的可穿戴柔性外手指系统,对其结构和样机进行设计。建立外手指弯曲和抓取物品的运动学模型,获得驱动绳拉伸位移、指节关节角、末段指节位姿间的正逆运动学映射关系;对柔性外手指进行动力学仿真,获得无负载手指末端运动规律;通过试验搭建,柔性外手指样机可实现1.7倍于本体的物体稳定包络抓取。试验验证了运动学建模和结构设计的合理性,具有一定的实用性。 展开更多

关键词 协同抓取 可穿戴机器人 柔性外手指 正逆运动学建模

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气动式柔性限自由度机械手指 被引量：5

14

作者 章军 须文波 杨宏建 《液压与气动》 北大核心 2004年第8期44-46,共3页

介绍一种气动式柔性限自由度机械手指,多个手指可组合成操作机械手。机械手指的各关节采用圆柱或圆锥弹簧为柔性骨架,圆柱或圆锥弹性体受气压后膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度和抓握力与关节内的气体压强有关;采用弹性结构的关节,缓冲... 介绍一种气动式柔性限自由度机械手指,多个手指可组合成操作机械手。机械手指的各关节采用圆柱或圆锥弹簧为柔性骨架,圆柱或圆锥弹性体受气压后膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度和抓握力与关节内的气体压强有关;采用弹性结构的关节,缓冲性好;限制了关节的自由度,使关节不会侧弯。文中给出了手指的结构、气动原理与控制方法。 展开更多

关键词 机械手 柔性手指关节 限自由度 气动 机械手指

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基于神经网络的大柔性灵巧手指弯曲角度预测 被引量：2

15

作者 杨庆华 罗鑫远 +2 位作者 邵铁锋 鲍官军 王志恒 《浙江工业大学学报》 CAS 2013年第4期360-363,共4页

介绍了一种新型大柔性灵巧手指,该手指弯曲性能好、易于控制但数学建模复杂.基于BP神经网络基本理论,建立预测该手指弯曲角度的BP神经网络模型.通过大柔性灵巧手指弯曲特性实验获得样本数据,借助于MATLAB仿真软件中的神经网络工具箱作... 介绍了一种新型大柔性灵巧手指,该手指弯曲性能好、易于控制但数学建模复杂.基于BP神经网络基本理论,建立预测该手指弯曲角度的BP神经网络模型.通过大柔性灵巧手指弯曲特性实验获得样本数据,借助于MATLAB仿真软件中的神经网络工具箱作为开发平台,将实验样本数据用于BP网络训练.利用训练好的BP网络模型对手指弯曲角度进行预测,预测误差范围控制在3%以内.研究结果表明:这种神经网络模型能够准确预测手指的弯曲角度. 展开更多

关键词 大柔性灵巧手指 弯曲角度 神经网络 预测

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气动柔性五自由度手指运动分析及控制 被引量：11

16

作者 张立彬 王志恒 +1 位作者 杨庆华 鲍官军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第22期2661-2665,共5页

基于气动柔性驱动器,设计了气动柔性五自由度手指,并介绍了其结构原理。分析建立了五自由度手指的运动学方程,并采用遗传算法解决了该五自由度手指逆运动学中的冗余解问题。基于神经网络设计了手指控制器,并进行了手指指尖轨迹跟踪实验... 基于气动柔性驱动器,设计了气动柔性五自由度手指,并介绍了其结构原理。分析建立了五自由度手指的运动学方程,并采用遗传算法解决了该五自由度手指逆运动学中的冗余解问题。基于神经网络设计了手指控制器,并进行了手指指尖轨迹跟踪实验。实验结果表明,手指指尖的运动实验曲线与理论曲线比较接近,说明采用遗传算法及神经网络控制能够实现对五自由度手指的较精确实时控制。 展开更多

关键词 气动柔性五自由度手指 气动柔性驱动器 遗传算法 神经网络控制

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多腔体柔性机械手指弯曲变形分析与试验

17

作者 张子强 何贤 +3 位作者 刘晓旭 高磊 陈申奥 迟德霞 《机械工程与技术》 2023年第5期456-463,共8页

文章设计了一种柔性机械手指,通过3D打印机打印了柔性机械手指模具,并以硅胶为原料制备了柔性机械手指;通过拉伸试验得到了硅胶材料的应变能密度函数的模型参数C10 和C20 ,建立了柔性机械手指弯曲变形模型;建立柔性机械手指弯曲变形试... 文章设计了一种柔性机械手指,通过3D打印机打印了柔性机械手指模具,并以硅胶为原料制备了柔性机械手指;通过拉伸试验得到了硅胶材料的应变能密度函数的模型参数C10 和C20 ,建立了柔性机械手指弯曲变形模型;建立柔性机械手指弯曲变形试验装置,开展了柔性机械手指在不同压力下的弯曲变形和手指末端的位移、输出力试验。结果表明:柔性机械手指水平方向的位移为−3.3~7.6 cm,垂直方向位移范围为0~11.4 cm;柔性机械手指输出力为0~0.58 N。 展开更多

关键词 多腔室 柔性手指 输出力 弯曲性能

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基于柔性仿生手指的织物压缩性能表征

18

作者 熊佳丽 杜赵群 +2 位作者 刘贵 黄华 付少举 《纺织科学与工程学报》 CAS 2023年第1期1-5,共5页

为了实现仿手指柔性压缩织物,解决现有织物风格评价工具多为刚性设备的问题,基于柔性软体机器人以及3D打印技术,模仿人手与织物接触受力情况,构建了单根柔性硅胶仿生手指与固定装置构成的柔性仿生手指,采用3D打印模具并浇注硅胶的方式... 为了实现仿手指柔性压缩织物,解决现有织物风格评价工具多为刚性设备的问题,基于柔性软体机器人以及3D打印技术,模仿人手与织物接触受力情况,构建了单根柔性硅胶仿生手指与固定装置构成的柔性仿生手指,采用3D打印模具并浇注硅胶的方式制作出柔性手指,同时装配3D打印制成的固定装置。夹具采用气压驱动方式对织物进行接触力作用,实现对织物压缩性能表征。通过选对9块不同类型的织物进行压缩性能试验并与现有压缩仪对比,测试结果表明夹具能够稳定对织物产生接触力,对织物表面无损伤,测试结果可行。 展开更多

关键词 织物 厚度 风格 柔性手指

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多自由度分段式柔性夹爪设计

19

作者 王欣豪 陈永当 +3 位作者 郭正阳 马叶 李晨毓 毛勃越 《轻工机械》 CAS 2024年第6期11-22,共12页

针对柔性夹爪抓取模式较为单一而难以适应复杂工况的问题,课题组提出一种具有多自由度的分段式柔性夹爪。该夹爪由3个具有多个独立气室的柔性手指组成,每个柔性手指采用前端单气室与后端双气室结合的分段式结构;基于2阶Yeoh模型建立数... 针对柔性夹爪抓取模式较为单一而难以适应复杂工况的问题,课题组提出一种具有多自由度的分段式柔性夹爪。该夹爪由3个具有多个独立气室的柔性手指组成,每个柔性手指采用前端单气室与后端双气室结合的分段式结构;基于2阶Yeoh模型建立数学模型并进行仿真;利用3D打印技术制作了夹爪实物,并基于所设计的多通路控制系统完成了抓取及外界交互实验。结果表明:该夹爪能够实现适应性抓取以及旋拧、捏取等较为复杂的人手动作,具有多功能性和较强的适应性。 展开更多

关键词 柔性夹爪 柔性手指 多自由度 3D打印技术 Yeoh模型

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大柔性灵巧手指弯曲仿真研究 被引量：3

20

作者 张建超 杨庆华 +1 位作者 邵铁锋 鲍官军 《机电工程》 CAS 2014年第2期182-185,共4页

针对传统机器人灵巧手弯曲柔性度不足等问题,提出了一种新型气动柔性弯曲关节—大柔性灵巧手指。为验证大柔性灵巧手指转角静态模型的正确性,首先,将该手指等效为悬臂梁,然后,通过ANSYS仿真软件模拟了手指在不同内腔气压下的弯曲模型,... 针对传统机器人灵巧手弯曲柔性度不足等问题,提出了一种新型气动柔性弯曲关节—大柔性灵巧手指。为验证大柔性灵巧手指转角静态模型的正确性,首先,将该手指等效为悬臂梁,然后,通过ANSYS仿真软件模拟了手指在不同内腔气压下的弯曲模型,建立了手指弯曲角度与内腔压力的仿真关系曲线,结果显示该仿真关系曲线与手指转角静态模型曲线基本吻合;最后,通过实验研究得到了手指实际弯曲角度与实际内腔压力之间的数据关系,并通过Matlab软件整理仿真与实验数据得出了理论弯曲曲线与实际充放气曲线对比图。研究结果表明,该大柔性灵巧手指转角静态模型是正确的,这可为以后手指的进一步研究奠定一定的理论基础。 展开更多

关键词 大柔性灵巧手指 转角静态模型 ANSYS 弯曲仿真

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