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适用专业：机械工程
适用年级：本科
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论文编号：202079
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学位论文-仿生手结构设计，共43页，17632字
摘要
由于战争、交通事故等原因，全世界的断臂、断手患者的数量日益增加，因此对假肢、假手的需求也不断的扩大。同时，在工业生产的特殊环境中，对复杂形状的物体进行自适应抓取，也需要这样的仿生机械手。
但目前市场上接近真手功能的假手通常是机电结合的高科技产品，不但价格昂贵且维护费用高，不能满足广大患者的需要;而且由于人手的自由度多导致的驱动控制系统复杂的问题现在一直也没能得到很好解决。因此研究开发具有一般人手功能、便于维护而又成本较低的假手一直是研究者和工程师们的不懈追求。
基于上述思路，研制了20自由度仿生机械手。首先，利用多自由度单独驱动实现了每个关节独立的运动，分别用钢丝绳连接每个关节，用于驱动手指运动;手指关节之间用弹簧连接，构成弹性铰。通过钢丝绳牵引与弹性铰链的巧妙结合，实现手指关节的伸张与闭合，完成各种动作。设计的仿生机械手机构由20个电机驱动手的15个关节进行运动，并具有对抓取物体的自适应性。
在此基础上，本文设计了常开状态的仿生机械手，并对常开状态的仿生手设计了反向自锁机构对手指进行抓取控制。然后，对仿生机械手的运动驱动力以及驱动行程进行了分析。并应用Pro/E三维软件对仿生机械手进行三维建模，利用有机玻璃制造出仿生机械手的各部分零件。最后，对零件进行装配，调试仿生机械手的运动，并应用仿生机械手对不同形状的物体进行了抓取试验。
关键词：仿生手；仿生设计；自适应；弹性铰
目 录
摘要 I
Abstract III
第1章 绪论 1
1.1 本课题研究的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文研究的主要内容 3
1.4 本文拟解决的问题 4
第2章 仿生机械手的结构原理及设计 5
2.1 仿生机械手的结构原理 5
2.1.1 人手部的解剖结构 5
2.1.2 手部骨骼的生成 6
2.1.3 手部肌肉的生成 6
2.2 仿生机械手的整体结构设计 7
2.2.1 仿生机械手的设计与构想 7
2.2.2 手指关节设计 7
2.2.3 手指关节的自锁机构 9
2.2.4 手指关节的回弹 10
2.2.5 绳子的排布 10
2.3 本章小结 11
第3章 仿生机械手的三维建模与运动分析 13
3.1 三维建模 13
3.1.1 Pro/E建模 13
3.1.2 Pro/E运动仿真 14
3.1.2 仿生手的装配 14
3.2 仿生手的运动分析 15
3.2 仿生机械手的实物模型分析 16
3.3 本章小结 17
第4章 单个手指的优化设计 19
4.1 运动行程计算 19
4.2 施加给每个手指驱动力的计算及影响因素分析 20
4.2.2 驱动力的计算 20
4.2.2 驱动力影响因素分析 22
4.3 本章小结 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录1 英文原文 27
附录2 中文译文 31
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- 学位论文-仿生手结构设计
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发表于 2012-4-24 10:05:03