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人工肌肉驱动的多指灵巧手运动学计算与分析
机械设计 与制造 第 11期
224 Machinery Design Manufacture 2013年 11月
人工肌肉驱动的多指灵巧手运动学计算与分析
朱玉乐，郭冰菁
(河南科技大学，河南 洛阳 471003)
摘 要：目前对灵巧手的运动学分析对象多为单指结构，很少涉及多指协调的运动学分析，为了更好地完成HUST灵巧
手的抓取规划，主要针对多指灵巧手的运动学问题以及各手指的操作可达性进行分析计算与验证。根据气动人工肌肉驱
动的HUST灵巧手的结构特点，采用标准D—H参数法建立各手指指尖相对于手掌坐标系的运动方程，分析求解多指气
动灵巧手的正逆运动学问题，基于Matlab对灵巧手的工作空间进行仿真分析，得出了各手指在手掌坐标系下的操作可达
空间，并通过抓取实例验证了运动学与仿真分析的正确性，为多指灵巧手的抓取规划提供了重要依据。
关键词：多指灵巧手；运动学；Matlab；工作空间；操作可达性
中图分类号：TH16；TP24 文献标识码：A 文章编号：1001—3997(2013)11—0224—04
KinematicsCalculationandAnalysisofMulti—FingeredDexterous
HanddrivenbyArtificialMuscles
ZHUYu-le，GUOBing-jing
(HenanUniversityofScience＆Technology，He’nanLuoyang471003，China)
Abstract：Thekinematicsanalysisofthedexteroushnado~ectsisinglestructure，morerarelyinvolvingmulti-fingered
coordinationkinematicsnaalysis，andinordertobettercompletetheHUSTdexteroushnadgraspingplnaning，itmainylaims
atmulti-fingerdexteroushandkinematicsproblem aswellaseachfingeroperationaccessibilitynaalyssicalculationand
verfiication．Acco~ingtostructuralfeaturesofHUSTdexteroushnaddrivenbyratificialmuscles，motionequationsofeach
fingerrelativetopalmcoordinatesystemoleest~lsihedusingstnadradD—Hpraametermethod，nadtheforwardandinverse
kinematicsofmulti-fingeredpneumaticdexteroushandraeanalyzednadsolved．Workspaceofdexteroushnadsistudiedin
MATLAB，nadtheoperationalspaceofeachfingerinthepalmcoordinates~temcartbeobtained．Correctnessofthenaalyssi
siverfiiedbygivingna applicationexample．Itlaystheofundationforgraspplanningofmulti-fingereddexteroushnad．
KeyW ords：M ulti-FingeredDexterousHand；Kinematics；Matlab；W orkspace；OperationalReachability
1引言 度，其掌腕关节2个 自由度，另外两个指节由关节耦合结构形成
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