欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析

作     者：张林 王兴东 孙伟 龚彩云 ZHANG Lin;WANG Xingdong;SUN Wei;GONG Caiyun

作者机构：武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 

出 版 物：《武汉科技大学学报》 (Journal of Wuhan University of Science and Technology)

年 卷 期：2024年第47卷第1期

页      面：47-54页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51875418) 

主　　题：欠驱动灵巧手 协同耦合设计 尺度综合 动力学仿真 

摘      要：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。