新型两指灵巧手的控制研究

本文介绍了新型两指灵巧手的基本结构及对灵巧手的控制。在对灵巧手的控制上,位置控制采用开环控制,力控制采用反馈闭环控制的分级控制方式。软件控制以VB为软件开发工具编程设计适于该灵巧手的控制软件,实现灵巧手高速、连续运动控制。     

灵巧手操作的可视化仿真系统

在将人手的抓取动作转化成灵巧手的抓取动作指令时,为快速验证手势识别和姿态转换模块的功能,同时避免由于指令的错误可能引起灵巧手的手指相互碰撞或对手指的驱动机构产生损害,特开发了灵巧手的三维仿真系统。采用3D图形软件包OpenInventor作为图形开发工具，实现了灵巧手的姿态模拟和碰撞检测功能。     

欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析

传统欠驱动机械手的运动空间相对固定、操作功能单一,对抓取物没有较强的自适应性,为此设计一种新的连杆式欠驱动灵巧手机构,并进行设计优化和仿真抓取实验。阐述了该灵巧手的整体机构设计及工作原理,其可实现包络和指尖两种抓取模式。根据手指的几何尺寸采用协同耦合方式设计手掌尺寸,利用可变手掌协同手指抓取,提高了灵巧手在抓取形状复杂和不同尺寸物体时的自适应性。基于虚功原理建立灵巧手单指各关节的接触力模型,针对抓取过程中存在的抓取力不足及抓取不稳等问题,使用NSGA-II优化算法对单指机构的杆长进行尺度综合。利用建立的虚拟样机进行仿真抓取实验,结果表明,该灵巧手具有较强的自适应性,能够稳定抓取多种形状和尺寸的物体。     

五指仿人灵巧手运动学与动力学模型

对气动人工肌肉驱动的五指仿人灵巧手进行了运动学及动力学分析. 在Matlab上进行了仿真计算,建立了灵巧手的运动学模型并求得其解析解;同时用Newton-Euler方法对灵巧手进行了逆动力学分析,得出了灵巧手的动力学方程.通过基于灵巧手动力学模型和气动人工肌肉静态模型的主从控制实验,结果表明,可以通过数据手套采集关节的角度变化信息控制灵巧手完成抓取物体的动作.     

气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计

研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计. 通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手. 该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉驱动,以柔索传动. 实验结果表明,该仿人灵巧手具有很好的柔顺性,并且整体外形和手指关节的运动范围均能达到拟人的效果.     

可侧摆腱驱五指灵巧手的设计与仿真

为了实现五指灵巧手对多种物体稳定抓取的目的,针对灵巧手结构复杂、成本高等问题,提出了一种基于蜗轮蜗杆驱动的手指侧摆方案,设计了一种以腱绳作为传动方案的仿人型五指灵巧手,具有驱动简单、质量轻、成本低等优点;利用D-H法建立了灵巧手指的运动学模型;且利用MATLAB的机器人工具箱,分析了手指的工作空间;利用ADAMS软件创建五指灵巧手的虚拟模型,分析了此单腱欠驱动灵巧手设计的有效性和抓取可行性。     

多指灵巧手的运动学模型研究

要对灵巧手的各个关节进行实时控制,就必须要对各关节的位移、速度、加速度、力等情况进行研究．以自行设计的仿人多指灵巧手结构为基础,建立DH模型,对灵巧手的位姿和坐标变换进行分析,设置手指各关节的坐标系,确定各关节的齐次坐标变换矩阵,建立运动学方程．运用运动学的正解和逆解,分析、求解出相应的参数．为下一步研究动力学以及研究灵巧手的抓取规划和运动控制提供依据,从而灵巧手达到良好的动态性能和最优指标．     

变胞多指灵巧手手掌尺度综合

分析新型的变胞多指灵巧手,设计一个能完成3种指尖抓持姿态的手掌.多指灵巧手变胞功能增强了机器手的灵巧度并增大了其工作空间,当手掌杆件静止时,每个手指都在一个平面内运动.由此提出手指操作平面的概念,从而将研究抓取姿态的问题转化为研究手指操作平面单位法向量的问题.建立球面变胞手掌的全局坐标系,得到3个手指平面的单位法向量在此全局坐标系下的表示,将抓取姿态映射成为姿态直纹面.分析3种常用指尖抓持姿态,得到实现抓持姿态时手掌需要满足的条件,并转化为非线性方程组的求解问题,得到满意的数值解.最后利用三维造型软件进行仿真,验证了计算的正确性.     

空间五指灵巧手单指控制系统设计

空间五指灵巧手是空间仿人机器人的重要组成部分之一,用于实现空间站载荷组装、模块更换和空间精密操作等任务。主要介绍了单指的控制系统,采用N+1型腱驱动方案和阻抗控制来实现单指的位置控制和接触力控制。单指控制实验结果验证了控制系统的可行性。     

基于CATIA/ADAMS仿人灵巧手建模与动力学仿真

应用三维造型设计软件CATIA设计了仿人灵巧手的三维参数化模型,通过CATIA与ADAMS之间的无缝接口程序SimDesigner,将其导入机械动力学仿真软件ADAMS中,进行后续的约束和驱动,完成了仿人灵巧手机构的运动学仿真分析.分析验证了设计的仿人灵巧手模型的合理性和正确性.     

Optimal design and workspace analysis of tooth-arrangement three-fingered dexterous hand

Based on analysis of human hand grasp, the finger number and the kinematic pair pattern are decided. Aiming at the parameters of each finger, a multi-objective function for optimizing the structure of multi-fingered hand was proposed. Considering the peculiarity of tooth-arrangement and dexterous hand grasp, the constraints were established, and a satisfactory result was gained. Furthermore, the optimal results were analyzed, and a law of parameter optimal design was given. It is proved that this optimization method is effective to optimize the relation of each parameter and make it integrated optimum under each standard. At last, the practical workspace of this hand was analysed and simulated. And a new effective simulation method of workspace was proposed.     

Optimal design and workspace analysis of tooth-arrangement three-fingered dexterous hand

Based on analysis of human hand grasp, the finger number and the kinematic pair pattern are decided. Aiming at the parameters of each finger, a multiobjective function for optimizing the structure of multifingered hand was proposed. Considering the peculiarity of tootharrangement and dexterous hand grasp, the constraints were established, and a satisfactory result was gained. Furthermore, the optimal results were analyzed, and a law of parameter optimal design was given. It is proved that this optimization method is effective to optimize the relation of each parameter and make it integrated optimum under each standard. At last, the practical workspace of this hand was analysed and simulated. And a new effective simulation method of workspace was proposed.     

Optimal design and workspace analysis of tooth-arrangement three-fingered dexterous hand

Based on analysis of human hand grasp, the finger number and the kinematic pair pattern are decided. Aiming at the parameters of each finger, a multi-objective function for optimizing the structure of multi-fingered hand was proposed. Considering the peculiarity of tooth-arrangement and dexterous hand grasp, the constraints were established, and a satisfactory result was gained. Furthermore, the optimal results were analyzed, and a law of parameter optimal design was given. It is proved that this optimizati...     

基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计

依据基于可靠度的软岩巷道支护系统优化设计基本原理,建立了"投资-效益"准则的结构设计优化模型.利用BP神经网络对巷道翻修费用进行分析和预测,通过约束放松法确定优化设计方案和基于功能的支护系统目标可靠度.利用该优化设计方法对S2S10运输顺槽支护方案进行可靠性分析并给出了寿命周期内联合支护系统优化设计方案.     

油田水套炉的结构优化

油田水套炉是油气生产、输送中的主要耗能设备，国内水套炉整体技术装备水平不高。分析了油田水套炉传热的薄弱环节及其强化措施，在应用三维内肋管强化换热技术的基础上，设计了裙式火筒烟管结构，并对水套炉的结构形式进行了整体优化。设计开发的油田水套炉实现了高效化和小型化，水套炉热效率超过90%，而金属耗量降低到5.17 t/MW。     

充填管袋堤坝结构断面优化设计

采用现代设计理论研究充填管袋堤坝结构断面的优化设计问题。构建以充填管袋堤坝结构断面关键几何尺寸为设计变量,堤坝工程造价最低为目标函数,设计高水位、设计低水位以及水位骤降3种工况下的边坡稳定安全系数等为主要约束条件的结构优化设计数学模型,借助FLAC3D软件进行结构分析并验证其边坡稳定性,优化模型求解采用复合形法。实例计算结果显示:优化设计方案与原设计方案相比,堤坝结构工程造价降低22.7%,土工管袋抗拉强度达到临界约束,堤坝结构的受力和变形状态有所改善,优化调整效果明显且经济效益显著。     

水下隧道结构优化设计

基于现代设计理论,研究水下隧道结构断面的优化设计问题.建立以隧道结构断面关键几何尺寸为设计变量,隧道结构造价最低为目标函数,隧道建筑限界、抗浮稳定以及隧道应力为约束条件的优化设计数学模型,采用ANSYS有限元优化软件进行寻优搜索,求得隧道结构断面尺寸的最优设计方案.优化设计方案与原设计方案相比,隧道结构断面面积减少了16%,应力分布更为均匀,变形显著减小,且满足抗浮稳定安全的要求,表明隧道结构优化设计方案经济合理、安全可靠.     

压力管道的几何优化设计

对钢衬－钢筋混凝土管道的几何外形和钢筋布置作了优化设计，对影响管道造价的多种因素作了敏度分析。根据优化计算结果，提出了简化公式供工程设计参考。同传统的设计方法相比，采用优化设计的压力管道，用钢量节省１０％左右，混凝土方量节省７０％，钢板厚度降低为总厚度的５０％．     

用子结构灵敏度综合法优化设计重频约束下的结构

本文提出结构优化的一种广义优化准则法，分别把Chen的优化准则法和Heo的子结构灵敏度综合延伸到重特征值场合，并借助设计向量的广义变分改进了Czyz的方法．     

离心泵叶轮的优化设计

论述了以泵的能量损失最小为目标函数 ,以叶轮叶片出口宽度、出口角、直径为设计变量的泵叶轮的优化设计模型及优化计算方法 通过优化 ,获得了满足一定扬程和流量的最优参数组合