拟人机器人手多指欠驱动机构研究 被引量：10

1

作者 张文增 田磊 +1 位作者 叶雨明 郝莉 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2007年第6期20-22,26,共4页

欠驱动机构具有增加抓取稳定性、降低控制难度等优点得到广泛研究。与实现单个手指的多关节动力传递的传统欠驱动机构设计思想不同,提出了一种新型多指欠驱动机构。该机构利用设置于关节轴上的扭簧实现了单个电机对多个手指根部的驱动... 欠驱动机构具有增加抓取稳定性、降低控制难度等优点得到广泛研究。与实现单个手指的多关节动力传递的传统欠驱动机构设计思想不同,提出了一种新型多指欠驱动机构。该机构利用设置于关节轴上的扭簧实现了单个电机对多个手指根部的驱动。经分析,给出了该机构的主要参数设计原则。该机构可以作为拟人机器人手的食指、中指、无名指和小指的根部关节,使机器人手在抓取物体时,四个手指能够自动适应不同形状和尺寸的物体,产生适当的抓持力,抓取稳定性高,控制容易。 展开更多

关键词 机器人技术 拟人机器人手 欠驱动机构 多指欠驱动机构

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基于欠驱动机构的机械手爪的研究 被引量：3

2

作者 崔海 《机械工程师》 2004年第5期15-17,共3页

基于欠驱动的概念,通过对欠驱动手指设计原理、运动位置及机构分析,解决了其中关键问题,从而阐述了一种新的欠驱动手指设计理念。

关键词 欠驱动机构 机械手爪 四杆机构 手指

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欠驱动机构的运动学分析及应用研究 被引量：2

3

作者 李香山 任海川 《机械研究与应用》 2010年第2期29-31,共3页

欠驱动机构是指驱动数少于机构自由度数的一类机构,近些年来对于欠驱动机构的研究主要集中在欠驱动机构的控制策略上,对于欠驱动机构运动规律的研究却不多。探讨了欠驱动机构的运动规律——阻尼最小定理,通过仿真验证了该规律,并将其拓... 欠驱动机构是指驱动数少于机构自由度数的一类机构,近些年来对于欠驱动机构的研究主要集中在欠驱动机构的控制策略上,对于欠驱动机构运动规律的研究却不多。探讨了欠驱动机构的运动规律——阻尼最小定理,通过仿真验证了该规律,并将其拓展到四杆机构。运用此规律对于欠驱动仿人手指进行了运动状态分析。最后给出了一些欠驱动机构的应用实例。 展开更多

关键词 欠驱动机构 阻尼最小定理 欠驱动仿人手指

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含柔性运动副欠驱动机构的运动确定性研究

4

作者 杜春翠 张建军 +2 位作者 杨高炜 李为民 李天宇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第2期220-225,共6页

欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但其运动的确定性仍与机构的初始状态和柔性运动副刚度有关。针对该问题,以含有柔性移动副的... 欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但其运动的确定性仍与机构的初始状态和柔性运动副刚度有关。针对该问题,以含有柔性移动副的平面二自由度欠驱动机构为研究对象,提出一种运动学、动力学求解的数值迭代算法,力求通过求得运动和动力约束方程的确定解来研究该类机构的运动确定性。首先,建立机构的运动学、动力学模型,然后,利用MATLAB对该机构进行求解,得出了不同初始状态下机构能够实现确定运动的最佳刚度范围,最后,通过多组数据分析得出了最优驱动力矩与柔性移动副刚度之间的拟合曲线。 展开更多

关键词 柔性运动副 欠驱动机构 数值迭代算法 运动确定性

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欠驱动机构的多指机械手现状及发展

5

作者 李铮轩 马常友 +5 位作者 李冰阳 刘启生 谢来兆 王玉洁 满垚权 张贵泽 《中国科技信息》 2023年第12期133-135,共3页

欠驱动机构的多指机械手是指系统的独立控制变量个数小于系统自由度个数的新型机械手。不同于传统的全驱动机械手,欠驱动机械手运动控制系统简洁高效,目前适用于机器人末端执行器和残疾人假肢的应用。

关键词 多指机械手 末端执行器 欠驱动机构 运动控制系统 简洁高效 机器人 变量个数 欠驱动机械手

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欠驱动式茶叶采摘末端执行器优化设计与试验

6

作者 林桂潮 郑晓鑫 +3 位作者 曾文勇 何子健 李汪珩 朱立学 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页

针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长... 针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长几何关系建立多个等式和不等式约束条件,以杆长之和最小作为目标函数,运用信赖域寻优算法将总杆长缩短25.33%;对末端执行器进行静力学分析,解得所产生的剪切力为7.0 N,大于剪断茎秆所需的极限剪切力。对夹持位置、生长角度和一芽多叶等关键因素开展单因素试验,结果表明:当夹持位置为4~8 mm、生长角度为70°~90°、采摘对象为单芽或一芽一叶时,末端执行器作业效果达到最佳,成功率为93.30%~95.00%,平均采摘时间为0.64 s,均优于优化前末端执行器。优化后末端执行器作业成功率得到明显提高,体型明显减小。 展开更多

关键词 茶叶采摘机器人 末端执行器 欠驱动机构 优化设计 田间试验

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含柔性运动副欠驱动机构运动学和动力学求解的数值迭代算法 被引量：17

7

作者 张建军 杜春翠 +1 位作者 杨高炜 李为民 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第13期66-72,共7页

欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但机构的运动学和动力学求解依然困难。针对该问题,以含有柔性移动副的平面2自由度欠驱动机... 欠驱动机构运动学和动力学约束不完整,机构运动具有不确定性,欠驱动机构引入柔性运动副后可利用其弹性反力一定程度上弥补动力学约束的不完整,但机构的运动学和动力学求解依然困难。针对该问题,以含有柔性移动副的平面2自由度欠驱动机构为研究对象,提出一种运动学动力学求解的数值迭代算法。在运动学、动力学建模的基础上,给定各构件的初始运动条件及原动件的运动规律,基于时间无限细分时两个时刻区间内速度和加速度不变的原理进行迭代和求解,能够得到各构件的运动规律及原动件的驱动力(力矩)。利用Matlab对该机构进行了求解,并分析了柔性移动副刚度对方程求解的影响。所提出的数值迭代算法在一定程度上突破了这类机构深入研究的瓶颈。 展开更多

关键词 柔性运动副 欠驱动机构 运动学及动力学 数值迭代算法

原文传递

欠驱动平面五杆机构混沌运动的控制与反控制 被引量：4

8

作者 何江波 谢进 +2 位作者 陈永 张猛 魏巍 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第1期1-5,共5页

对于欠驱动连杆机构,混沌的控制和反控制研究是避免或利用其混沌运动的关键问题。在欠驱动平面五杆机构中加装一个线性弹簧,改变了机构的受力状况,从而实现了对机构混沌运动的控制与反控制。以弹簧安装位置为参数的分叉图显示,不同的弹... 对于欠驱动连杆机构,混沌的控制和反控制研究是避免或利用其混沌运动的关键问题。在欠驱动平面五杆机构中加装一个线性弹簧,改变了机构的受力状况,从而实现了对机构混沌运动的控制与反控制。以弹簧安装位置为参数的分叉图显示,不同的弹簧安装位置可以使机构呈现出混沌运动、周期运动等多种运动形式,弹簧的安装位置可以通过螺旋机构进行调节,这样就形成了一种简单、有效的机构混沌运动控制和反控制的方法。机构运动的相图和最大Lyapunov指数验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 混沌控制 混沌反控制 欠驱动机构 LYAPUNOV指数

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基于欠驱动原理的脐橙采摘末端执行器的设计与试验

9

作者 江彦泓 刘静 +1 位作者 胡治奎 张万 《机械传动》 北大核心 2024年第5期105-113,共9页

果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分,直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性,基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成,两层手指中的一层为剪切机... 果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分,直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性,基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成,两层手指中的一层为剪切机构载体,另一层则为对果实抓取固定的夹持手指;剪切机构由摇杆滑块机构组成。构建剪切机构与机械手的力学模型,根据需求对相关零部件进行了设计与选型;判断了防止机械手剪切机构发生干涉的运动误差范围,并对关键受力部位进行了有限元分析。结果表明,因关键受力点变形导致的运动误差在安全误差范围内,验证了结构的合理性。通过Adams软件对其进行运动学仿真,进一步证明了该末端执行器的可行性。最后,通过末端执行器实物样机进行脐橙采摘剪切试验,机构整体采摘成功率为95%,采摘周期为4.3 s。 展开更多

关键词 欠驱动机构 脐橙采摘 末端执行器 夹剪一体化

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全转动关节欠驱动手指机构及其运动学分析 被引量：8

10

作者 吴立成 孔岩萱 李霞丽 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期47-54,共8页

欠驱动机器人手指结构紧凑、抓持力大、操作简单,在工业机器人、拟人机器人、人体假肢及航天机器人等领域都具有广泛的应用前景。提出一种新型的全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构,提出一种基于最小阻尼原理推导欠驱动手指机构在不... 欠驱动机器人手指结构紧凑、抓持力大、操作简单,在工业机器人、拟人机器人、人体假肢及航天机器人等领域都具有广泛的应用前景。提出一种新型的全转动关节连杆式欠驱动机器人手指机构,提出一种基于最小阻尼原理推导欠驱动手指机构在不同抓持状态下(即与目标物体的不同接触情况下)的等效机构,进而基于等效机构实现运动学分析的方法。采用所提出的方法推导了所提出机构的运动学方程和极限运动位置求解方程。最后通过Matlab编程进行数值仿真,验证了方法的正确性和有效性。仿真结果表明所提出的欠驱动结构具有较大的可达空间,并可实现良好的抓物轨迹。 展开更多

关键词 欠驱动手指机构 等效机构 运动学分析

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失重环境欠驱动机构的混沌抑制方法

11

作者 胡凯 张勇 +2 位作者 岳义 胡万庆 高峰 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第6期8-12,共5页

针对太空中的失重情况,以含有弹簧、扭簧的欠驱动五杆机构为研究对象,进行动力学建模与仿真;仿真证明了可以通过改变储能元件安装位置和设计参数对失重环境下的欠驱动五杆机构的混沌运动进行抑制;弹簧的安装位置,弹簧卷簧的刚度等对混... 针对太空中的失重情况,以含有弹簧、扭簧的欠驱动五杆机构为研究对象,进行动力学建模与仿真;仿真证明了可以通过改变储能元件安装位置和设计参数对失重环境下的欠驱动五杆机构的混沌运动进行抑制;弹簧的安装位置,弹簧卷簧的刚度等对混沌运动的抑制效果有影响。 展开更多

关键词 欠驱动机构 失重环境 混沌抑制

原文传递

基于反推式绳轮机构的欠驱动三指节机械手结构设计与静力分析

12

作者 朴金生 张建川 +2 位作者 潘伟 葛云峰 路长厚 《机械传动》 北大核心 2023年第12期60-68,共9页

基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Ad... 基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Adams软件静力学仿真初步验证了静力学分析的准确性,并与连杆式及传统绳轮式结构进行对比仿真,验证了新机构力转换率高的特性;然后,对三指节机械手进行了简化建模、运动学包络抓取仿真和静力学抓取接触力仿真。结果表明,三指节机械手具备移动式包络抓取的能力;但当前设计存在接触力分布不均的缺点,需要进一步优化。 展开更多

关键词 欠驱动机构 绳驱 静力学分析 运动学仿真 静力学仿真

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具有力约束的汽车门锁欠驱动空间机构 被引量：1

13

作者 李苏龙 杭鲁滨 +1 位作者 王明远 黄晓杰 《机械传动》 北大核心 2021年第11期85-91,共7页

以汽车门锁开启支链占用空间少、高效驱动和高端多功能为目标,对单回路空间机构进行构型综合,得到可实现电动开启的RRRSR机构;针对电动开启支链适应手动开启运动的兼容性需求,减少RRRSR机构运动副约束,得到RRSSR欠驱动机构,使得机构与... 以汽车门锁开启支链占用空间少、高效驱动和高端多功能为目标,对单回路空间机构进行构型综合,得到可实现电动开启的RRRSR机构;针对电动开启支链适应手动开启运动的兼容性需求,减少RRRSR机构运动副约束,得到RRSSR欠驱动机构,使得机构与其他支链的运动兼容;通过对该机构运动副增设扭簧力约束,保证了机构运动柔顺性和稳定性;以特定方向投影进行方程变量降维,使得所构建的空间RRRSR机构运动学方程变量最少,解析求得输入角和输出角关系式。仿真结果表明,具有力约束的汽车门锁RRSSR欠驱动机构既能完成电动开启过程,又能在手动开启工况下具有运动兼容适应性。 展开更多

关键词 汽车门锁 空间机构型综合 欠驱动机构 动力学仿真

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一种耦合性自适应欠驱动手指机构的函数综合分析

14

作者 邹海洋 张洪梅 +1 位作者 孙振兴 金晗 《科技与创新》 2015年第15期119-119,共1页

耦合性自适应欠驱动手指机构是最常见的假肢手指机构之一,因此,对其进行函数综合分析尤为重要,以期为有关单位的研究提供理论上的借鉴。

关键词 自适应欠驱动手指机构 假肢 连杆 扭转弹簧

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具有形状自适应的欠驱动拟人机器人手指 被引量：11

15

作者 张文增 陈强 +1 位作者 孙振国 赵冬斌 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第10期115-118,共4页

为了实现使用较少驱动器获得较多的自由度,从而在不增加控制难度的前提下,更好地抓取物体以及增加手的拟人化,需要研究欠驱动机械手指装置。提出了一种新的设计思想,以此为指导设计了一种机械手指装置,并对其主要设计参数进行了详细分... 为了实现使用较少驱动器获得较多的自由度,从而在不增加控制难度的前提下,更好地抓取物体以及增加手的拟人化,需要研究欠驱动机械手指装置。提出了一种新的设计思想,以此为指导设计了一种机械手指装置,并对其主要设计参数进行了详细分析。试验证明,该装置可以作为机器人拟人手的一个手指或手指的一部分,用以实现机器人拟人手较少驱动器驱动较多的手指关节自由度,并具有抓取不同形状、尺寸的物体的自适应性,降低了装置对控制系统的要求。该装置外形与人手的手指相似,结构简单、可靠、易加工、体积小和重量轻。 展开更多

关键词 欠驱动机构 形状自适应 拟人机器人手指

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欠驱动柔性胸鳍仿生设计及仿真

16

作者 刘强 纪志成 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第3期119-121,共3页

为了进一步提高咽颌运动模式鱼类胸鳍仿生机构的性能,以实际鱼类胸鳍的结构和驱动控制机理为基础,采用欠驱动技术设计了一套新型的柔性胸鳍仿生机构,建立其运动学和动力学模型,并采用Matlab对其性能进行了仿真分析。从仿真结果来看,所... 为了进一步提高咽颌运动模式鱼类胸鳍仿生机构的性能,以实际鱼类胸鳍的结构和驱动控制机理为基础,采用欠驱动技术设计了一套新型的柔性胸鳍仿生机构,建立其运动学和动力学模型,并采用Matlab对其性能进行了仿真分析。从仿真结果来看,所建立的新型柔性胸鳍仿生机构及其运动学、动力学模型是合理、有效的。它不但能够较好的模拟胸鳍的各种操纵运动,而且减少了驱动装置的数量,降低了系统的复杂性。从而为深入研究鱼类胸鳍的推进机理和新型水下操纵工具的设计提供了一定的基础和保障。 展开更多

关键词 柔性胸鳍 欠驱动机构 咽颌运动模式 数学模型

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新型欠驱动拟人假肢手指的设计与分析 被引量：1

17

作者 朱健 袁昌松 朱向阳 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2008年第2期40-41,49,共3页

根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指。通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素。通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异。这种设计和分析方法为拟... 根据欠驱动原理设计了一种用于拟人假肢手的新型欠驱动手指。通过静力学分析得到了手指抓取力的表达式以及影响因素。通过分析和仿真表明,该欠驱动手指结构简单,并具有很强的抓取形状自适应能力,抓取性能优异。这种设计和分析方法为拟人假肢手指的设计提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 欠驱动机构 拟人假肢手 静力学分析 运动仿真

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驱动电机参数对欠驱动平面2R机械臂运动的影响

18

作者 张仕聪 谢进 程杰锋 《机械设计》 CSCD 北大核心 2016年第5期35-39,共5页

以永磁同步电机驱动的平面2R(双转动副)机械臂为研究对象,探究电机参数对2R机械臂运动状态的影响。首先,根据基尔霍夫电压定律、转矩平衡方程及拉格朗日方程,建立了该系统的数学模型;再对该数学模型采用龙格-库塔法求解后发现电机的特... 以永磁同步电机驱动的平面2R(双转动副)机械臂为研究对象,探究电机参数对2R机械臂运动状态的影响。首先,根据基尔霍夫电压定律、转矩平衡方程及拉格朗日方程,建立了该系统的数学模型;再对该数学模型采用龙格-库塔法求解后发现电机的特性参数和可控参数对机械臂的运动都会产生影响。进一步的研究表明,随着反映转子磁通和电机极对数等电机特性的特性参数的增大,2R机械臂的运动将从周期运动转变为混沌运动,而这种转变的转折点将随着施加在电机定子上可控的电压值的增高而增大。 展开更多

关键词 电机参数 欠驱动机构 非线性动力学 混沌

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一种含转动副间隙多连杆机构非线性动力学行为分析方法（英文） 被引量：4

19

作者 陈修龙 蔡京成 姜帅 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第2期106-116,共11页

给出一种通过对欠驱动机构的分析来预测含转动副间隙多连杆机构动态特性的方法,利用该方法对含转动副间隙平面多连杆机构的非线性动态特性进行分析。以含转动副间隙的二自由度九连杆机构为研究对象,首先通过将转动副间隙看作虚拟无质量... 给出一种通过对欠驱动机构的分析来预测含转动副间隙多连杆机构动态特性的方法,利用该方法对含转动副间隙平面多连杆机构的非线性动态特性进行分析。以含转动副间隙的二自由度九连杆机构为研究对象,首先通过将转动副间隙看作虚拟无质量连杆,据此可把含转动副间隙九连杆机构变为欠驱动的十连杆机构;然后利用拉格朗日方程建立欠驱动十连杆机构的非线性动力学模型,采用龙格-库塔法对动力学模型进行数值求解,分析机构中滑块的位置、速度和加速度等运动输出、曲柄的驱动力矩等动力学响应,通过相图和庞加莱映射图对含转动副间隙的二自由度九连杆机构中存在混沌现象进行辨识;最后研究不同间隙值和不同驱动速度对九连杆机构混沌的影响,并绘制分岔图。该研究对于进一步研究含多间隙复杂连杆机构的非线性动力学研究具有重要价值。 展开更多

关键词 多连杆机构 间隙 欠驱动机构 混沌 分岔 非线性动力学行为

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和谐机构设计——关注机构的协调性 被引量：1

20

作者 卢志辉 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第12期13-16,共4页

基于欠约束机构和欠驱动机构的运动特性分离出一类特殊机构,这类机构表面上属于欠约束或欠驱动机构,而实际上其运动轨迹已经由该机构中其他约束或驱动形成的运动或边界条件所决定。为了明确其本质区别,定义其为和谐机构,并描述了和谐机... 基于欠约束机构和欠驱动机构的运动特性分离出一类特殊机构,这类机构表面上属于欠约束或欠驱动机构,而实际上其运动轨迹已经由该机构中其他约束或驱动形成的运动或边界条件所决定。为了明确其本质区别,定义其为和谐机构,并描述了和谐机构的定义和分类。按照定义及分类,分别给出了几种和谐机构的典型机构及应用效果,并简述了其设计思路。 展开更多

关键词 和谐机构 欠约束机构 欠驱动机构 机构的协调性

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