形状自适应欠驱动机器人手爪毕业(设计)论文.doc

哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文)

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毕业设计（论文）

题目形状自适应欠驱动机器人
手爪的设计与分析
专业机械设计制造及其自动化
学号
学生
指导教师
答辩日期
摘要
随着科学技术的发展，工业机器人领域的自动化程度越来越高，机器人在工业自动化中的应用也愈加普遍。目前，传统工业机器人的末端夹持装置存在着灵活性差，抓取精度低，稳定性、可靠性和通用性差，没有可靠的输出力控制，无法达到FMS生产线上对于灵活和精细操作的要求。为此，本文根据国内外的新型欠驱动机构的研究现状，结合本课题的具体要求，对具有形状自适应的欠驱动机器人手爪进行了设计与分析。
首先，根据国内外研究现状的分析与综述，结合本课题具体要求，采用人手仿生学和欠驱动理论设计了与成年人手形状相似大小相仿的单根手指3自由度的五指机器人手，由6个电机驱动。
其次，采用多连杆传动，刚度好、出力大、负载能力强。手指结构简单，重量轻，具有形状自适应性。
再次，根据虚功原理，借助于Ansys和Adams软件，实现对手指的静力学分析、运动学分析、动力学分析、仿真和优化设计，再结合工程实践中的经验设计对手指进行二次优化。
最后，通过仿真，二次优化后的欠驱动机器人手能够实现对于球形、圆柱形以及不规则形状的物体可靠的包络抓取。
关键词：仿人机器人手；欠驱动；静力学分析；运动学分析；动力学分析；仿真
优化设计

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Abstract
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thedegreeofautomationinthefieldofindustrialrobotsbecomehigherandhigherandtheapplicationofrobotinind-ustrialautomationhasbecomemoreandmorewidespread.Atpresent,theclampingdeviceoftraditionalindustrialrobothassuchdisadvantageslikeinflexibility,lowgra-spingaccuracy,poorstability、reliability、versatilityandthereisnoreliableoutputforce.TherequirementsofflexibleandaccurateoperationcannotbeachievedintheproductionlineofFMSbecauseofthesedrawbacks.inthispaper,anewshapeself-adaptiveunderactuatedrobotichandisdesignedandanalysedaccordingtothedomesticandabroadresearchstatuscombinedwiththespecificrequirementsofthisproject.
Firstly,accordingtotheanalysisandoutlineofdomesticandabroadresearchsta-tuswiththeconsiderationoftherequirementsofthisproject,ahuman-likefive-fingeredrobotichandwhichhasthreedegree-of-freedomoneachfingerisdesignedbasedonbionicsofhumanhandandunderactuatedtheoryandit'sdrivenbysixmotors.
Secondly,multi-bartransmissionisadoptedwiththeadvantageofbetterstiffness、largeroutputforceandhigherloadcapacity.Withalightweightandshapeself-adapt-ation,theunderactuatedfingerhasasimplestructure.
Thirdly,staticanalysis、kinematicanalysis、dynamicanalysis、simulationandoptimizeddesigningareachievedaccordingtovirtualpowertheorywiththehelpofAnsysand