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基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手抓取方法

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第6期51卷 29-35页

作者：丛明吴敏杰杜宇李泳耀大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连交通大学机械工程学院辽宁大连116028

针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,... 详细信息

针对桌面上单个物体场景的抓取任务,提出一种基于抓取模式识别的欠驱动灵巧手自主抓取方法.受人类抓取策略启发,基于四种典型抓取模式建立物体的抓取模式数据集,并通过深度学习预测物体的抓取模式和抓取区域,利用图像处理获得抓取角度,从而简化欠驱动灵巧手的抓取规划.深度学习算法在测试集中的识别准确率达98.70%,对未知物体的识别准确率达82.70%,具有较好的泛化能力.当执行自主抓取时,深度学习方法的不准确性通过欠驱动手的自适应性得到了一定的补偿.通过UR3e机械臂搭载欠驱动灵巧手对24个物体进行抓取实验,在120次抓取中平均成功率为90.80%.实验结果表明所提方法能适应不同形状大小的物体,具备抓取实用性.

关键词：欠驱动灵巧手抓取模式识别深度学习自主抓取图像处理

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欠驱动灵巧手机构设计

重型机械 2014年第6期 9-13页

作者：唐新星张楠张习烨周鹏飞长春工业大学机电工程学院吉林长春130012 长城汽车股份有限公司技术研究院河北保定071000

设计了欠驱动灵巧手的机械结构。在分析人手的特点以及现有欠驱动灵巧手机构设计上存在的缺点,设计了灵巧手机构原理模型,并在此基础上设计了3关节、4自由度的欠驱动机械手结构,包含手指基座传动机构、掌骨关节指段、近掌骨关节指段、... 详细信息

设计了欠驱动灵巧手的机械结构。在分析人手的特点以及现有欠驱动灵巧手机构设计上存在的缺点,设计了灵巧手机构原理模型,并在此基础上设计了3关节、4自由度的欠驱动机械手结构,包含手指基座传动机构、掌骨关节指段、近掌骨关节指段、远掌骨关节指段,在3个电机驱动下,各关节指段通过腱绳实现运动与力的传递;对机构的运动学进行了分析,并绘出了指间的运动空间;利用ADAMS对动力传动机构、关节转矩进行了仿真,仿真结果表明,手指基座的传动精度较高,且关节在运动过程中力矩变化不大。

关键词：欠驱动灵巧手机构设计运动学方程动力学仿真

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欠驱动五指灵巧手及控制系统设计

机床与液压 2014年第15期42卷 5-9页

作者：张习烨唐新星张楠倪涛长春工业大学机电工程学院吉林长春130022 吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025

模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动... 详细信息

模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动的指尖运动的工作空间域进行了对比,结果表明关节结构顺序驱动方法具有更大的工作域空间;最后,介绍了控制系统方案与电路,初步实现了欠驱动五指灵巧手的弯曲/伸展与内收/外展运动,其控制效果良好。

关键词：欠驱动灵巧手工作空间域 Matlab Robotics Toolbox 直流电机 PWM调速

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一种绳驱式欠驱动三指灵巧手的研究

一种绳驱式欠驱动三指灵巧手的研究

作者：何艳涛哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

末端机械手作为机器人直接与环境接触的工具，是各类机器人极其重要的组成部分，欠驱动机械手由于其能以较少的驱动元件同时驱动多个自由度，具有较好的形状自适应性，同时控制简单，近年来已成为机器人领域研究的热点。而在核事故环境... 详细信息

末端机械手作为机器人直接与环境接触的工具，是各类机器人极其重要的组成部分，欠驱动机械手由于其能以较少的驱动元件同时驱动多个自由度，具有较好的形状自适应性，同时控制简单，近年来已成为机器人领域研究的热点。而在核事故环境下进行救灾作业的任务，又对机械手提出了更高的要求，包括抓取可靠、便于核防护、易实现远距离操作、重量尽可能轻等。因此，对欠驱动灵巧手进行研究具有重要的意义。本文针对核事故救灾的具体作业任务，同时在考虑核事故复杂苛刻的环境条件下，提出一种绳驱式欠驱动三指灵巧手的设计方案，能够通过单电机驱动整个灵巧手（共6个自由度）实现抓取操作，灵巧手能够自适应各种不同形状的物体，并且抓取可靠，具备很好的形封闭特性。利用SOLIDWORK软件建立欠驱动灵巧手的三维模型，并对灵巧手进行详细的机械结构设计。对欠驱动灵巧手进行运动学分析，利用坐标变换矩阵，建立灵巧手末端接触坐标系和手掌基坐标系之间的变换关系，推导灵巧手手指末端的位置方程，进一步得出灵巧手的工作空间;建立欠驱动灵巧手的抓取静力学模型，得出抓取物体时手指和物体之间接触力的表达式，获得影响手指抓取力的参数;同时对欠驱动手指进行动力学分析，得出手指各关节驱动力矩和各关节转角之间的关系，为灵巧手的控制奠定基础。针对灵巧手需要完成的典型作业任务——开门，对灵巧手抓取门把手的不同形态进行对比分析，以灵巧手受力较小、各指节受力较均匀为目标，获得灵巧手抓握门把手的优化范围;对直接影响灵巧手设计性能好坏的两项主要参数——各关节滑轮半径、弹簧刚度进行优化选取。基于ADAMS和MATLAB/Simulink软件对欠驱动灵巧手进行联合仿真平台的搭建，然后分别对欠驱动灵巧手抓取规则形状物体和不规则形状物体进行联合运动仿真，观察欠驱动灵巧手的抓取过程，验证灵巧手设计的合理性、具备包络抓握和夹持的功能特性，以及对不同形状物体的自适应性。

关键词：欠驱动灵巧手结构设计运动学分析力学分析形态规划联合仿真

仿人机械臂和灵巧机械手的结构设计研究与实践

同方学位论文库评论

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绿色科技 2018年第6期20卷 168-173页

作者：黄文正张丹朱佳张宝生李昂王洋大连民族大学工程教育学院辽宁大连116600

指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运... 详细信息

指出了随着科技的发展,机器人的应用领域不断扩大,仿人机器人的研究和制作从未停止过,其中世界各国都将机械手臂和机械手作为重点研究突破的一个点。通过对机械原理和机械设计的深度研究,设计制作了一个实用的仿人机械手臂,整体设计运用了欠驱动的思想,非常符合节能环保的科学发展思想。该机械手臂主要由仿人机械臂和灵巧机械手两部分组成。灵巧机械手一共有16个自由度,拥有5个手指和一个手掌。每个手指都包含3个被驱动关节,每个手指包含3个自由度,大拇指与手掌之间添加一个自由度。仿人机械臂则拥有6个自由度,在仿人的关节处皆添加有自由度,以实现所需的基本动作。设计制作过程中大量运用了增材制造技术(3D打印)、计算机辅助设计(CAD)等先进技术。使用结果表明:该机械手臂能够实现2kg有效载荷的抓取和灵巧运动。

关键词：仿人机械臂欠驱动灵巧手 3D打印人体骨骼研究