具有力／位感知的仿人假手拇指机构-哈尔滨工业大学学报.pdf

第４２卷　第９期 哈　尔　滨　工　业　大　学　学　报 Ｖｏｌ４２ Ｎｏ９ 　 　 ２０１０年９月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１０ 　　　　　　 具有力／位感知的仿人假手拇指机构 １ １ １ １ １，２ 王　伟 ，姜　力 ，王新庆 ，刘伊威 ，刘　宏 （１．哈尔滨工业大学，机器人技术与系统国家重点实验室，哈尔滨 １５００８６，ｋｉｎｇｗｅｉ８２＠１６３．ｃｏｍ； ２．德国宇航中心，机器人及机电一体化研究所，慕尼黑 ８２２３０） 摘　要：为使假手运动速度更快、更稳定，体积更小，基于耦合原理设计了假手的拇指机构；为使假手更加智 能化，集成了力矩和位置感知装置，使之能够感知手指的绝对位置和指尖出力．该拇指由１个电机驱动，由３ 个关节组成，电机、减速箱和伞齿轮减速装置全部嵌入在手掌内部，近指节和中指节之间采用了平面四杆和 空间四杆驱动方式，使手指的外观和运动轨迹更加拟人化．实验表明，手指抓取速度快且在运动的起点和终 点没有震动，抓取过程更加仿人化，能够完成正向捏取、三指捏取、柱状抓取等人手大部分抓取功能，能够满 足残疾人基本生活需要． 关键词：假手；拇指机构；力矩感知；位置感知；四杆机构 中图分类号：ＴＰ２４１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０３６７－６２３４（２０１０）０９－１４０３－０５ Ｔｈｕｍｂｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈｕｍａｎｏｉｄｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃｈａｎｄｗｉｔｈ ｔｏｒｑｕｅ／ｐｏｓｉｔｉｏｎｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎ １ １ １ １ １，２ ＷＡＮＧＷｅｉ，ＪＩＡＮＧＬｉ，ＷＡＮＧＸｉｎｑｉｎｇ，ＬＩＵＹｉｗｅｉ，ＬＩＵＨｏｎｇ （１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８６，Ｃｈｉｎａ，ｋｉｎｇｗｅｉ８２＠１６３．ｃｏｍ； ２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＳｙｓｔｅｍＤｙｎａｍｉｃｓ，ＧｅｒｍａｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｅｎｔｅｒ（ＤＬＲ），Ｍｕｎｉｃｈ８２２３０，Ｇｅｒｍａｎｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｍａｋｅｔｈｅｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃｈａｎｄｍｏｖｅｆａｓｔｅｒｗｉｔｈｌｅｓｓｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎａｄｕｌｔｔｈｕｍｂ，ａｐｒｏｓｔｈｅｔ ｉｃｔｈｕｍｂｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｕｎｄｅｒａｃｕｔｕａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ．Ｔｏｍａｋｅｔｈｅｈａｎｄｍｏｒｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚｅｄ， ｔｏｒｑｕｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｔｈｕｍｂｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｈｒｅｅｊｏｉｎｔｓａｎｄｉｓａｃｔｕａｔｅｄ ｂｙｏｎｅｍｏｔｏｒ．Ａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒ，ｇｅａｒｈｅａｄａｎｄｂｅｖｅｌｄｅｖｉｃｅａｒｅａｌｌｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｐａｌｍ．Ｐｌａｎａｒｆｏｕｒｂａｒｌｉｎｋａｇｅａｎｄ ｓｐａｔｉａｌｆｏｕｒｂａｒｌｉｎｋａｇｅａｒｅａｄｏｐｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｍｅｔａｃａｒｐａｌａｎｄｐｒｏｘｉｍａｌｐｈａｌａｎｘｔｏｍａｋｅｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅａｎｄｔｒａｃｋ ｍｏｒｅｈｕｍａｎｏｉｄ．Ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｆｒｏｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｈａｔｔｈｅｔｈｕｍｂｈａｓｆａｓｔｅｒｇｒａｓｐｉｎｇｓｐｅｅｄｗｉｔｈｏｕｔｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅ ｂｅｇｉｎｎｉｎｇａｎｄｅｎｄｏｆｇｒａｓｐｉｎｇ．Ｉｔｉｓｍｏｒｅｈｕｍａｎｏｉｄｗｈｅｎｇｒａｓｐｉｎｇａｎｄｃａｎａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｔｈｅｐｒｅｈｅｎｓｉｏｎｂｙ