机械制造及自动化专业毕业论文--抓握式灵巧手主手机械系统设计.pdfVIP

摘要

本文设计并优化了一种五指输入的鼠标型抓握式灵巧手主操作手。灵巧手可用于太空探

索、核能开发、医疗器械等人难以适应的极端和精密微操作环境中以替代人手作业。主操作

手是灵巧手系统中用于测量人手运动位姿并实现力反馈的触感交互装置。我们从电脑鼠标获

得启示，设计一种符合人手操作习惯，小巧、简单的主操作手。它的每根手指具有三个自由

度，每个自由度都能实现力反馈。这种装置的指根关节采用杠杆原理实现，由直流电机驱动

钢丝拉动手指后端实现力反馈。指尖关节采用滚球鼠标传动原理设计，通过控制一个球套环

逐渐抱紧滚球，增大滚动阻力实现力反馈。

最后，运用ADAMS软件对主手的静力学和动力学特性进行了仿真分析，依此优化设计

方案。

关键词：五指灵巧手，触感交互装置，结构优化设计，ADAMS

Abstract

Inthispaper,thedesignandoptimizationofafive-fingeredmouse-shapeddexteroushand

suchasdexterousmicrooperationandoperationinextremeenvironments:spaceexploration,

，

mouse,wedesignedasimplecompactmasterhandwhichisadaptedtothehumanhand.Itis

feedbackonthejoints,increaseswiththecontractionofthering.

ofthedesignisbasedontheresultsofthesimulation.

KeyWords：Dexteroushand;Hapticinterfacedevice;Structuraloptimaldesign;ADAMS

目录

摘要1

Abstract2

第一章引言4

1.1灵巧手系统的发展概况4

1.2灵巧型触感装置的介绍6

1.2.1穿戴型主操作手例说7

1.2.2桌面型主操作手例说9

第二章抓握式灵巧手主手的设计概述10

2.1设计综述10

2.2灵巧手主手设计任务10

第三章抓握式灵巧手主手的设计12

3.1简介12

3.2灵巧手主手指根关节设计12

3.2.1指根关节工作原理13

3.2.2指根关节的具体设计13

3.3灵巧手主手指尖关节设计15

3.3.1指尖关节设计方案15

3.3.2指尖关节的力反馈单元设计17

3.3.3小结20

第四章主手的仿真分析22

4.1ADAMS软件介绍22

4.2指尖机构的仿真分析22

4.2.1指尖机构的仿真建模与任务22

4.2.2指尖机构的仿真过程23

4.3手指架的仿真分析25

4.3.1手指架的仿真建模与任务25

4.3.2手指架的仿真过程26

4.4仿真小结28

第五章总结与展望29

参考文献30

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附录31

第一章引言

1.1灵巧手系统的发展概况

随着科技水平的不断进步和新兴的交叉学科不断涌现，如太空探索、核能开发、医

疗器械等都对机器人技术提出了更高的要求，而传统的工业机器人末端夹持器有一些缺

点，如灵活性差，感知能力低下，力的控制精度不高等。近二十几年来，由于工程应用

的迫切需要，多指灵巧手的研究工作得到了迅速的发展，并已逐渐成为一个专门的研究

领域，涵盖从空间探索