腱绳驱动机械手的设计及其柔性抓取控制

作者：徐光宇,汤卿,王丽霞. 日期：2023-11-01/span> 浏览：274 查看PDF文档

摘要:为了实现机械手稳定的自适应抓取目的,需要加强对抓取信息的感知处理,同时设计柔顺的力控抓取算法。针对不同尺寸、外形、材质的物体对抓取姿态和力度要求各异的问题,提出了一种腱绳驱动的柔性三指机械手方案及对应的柔性抓取力控算法(导纳力控算法)。首先,设计了一种腱绳驱动柔性机械手指,提出了一种往复式缠绕的腱绳传动线路,制作了柔性机械手的实物;其次,采用改进Denavit-Hartenberg(DH)法,建立了机械手指的运动学模型,利用MATLAB的机器人工具箱,分析了手指的自适应包络能力;然后,设计了适配机械手驱动的导纳控制算法,通过在实物上的程序实现和控制测试对机械手的柔性力控性能进行了验证;最后,搭建了柔性机械手的软件控制平台和实机实验平台,对不同目标物体进行了实物抓取实验,对柔性机械手的稳定抓取能力进行了验证。研究结果表明:该往复式缠绕传动线路和导纳力控算法可保证该机械手在面对不同尺寸、外形、材质的物体时,具有抓取形状的高自适应性和抓取力的高柔顺性;在抓取过程中,机械手的手指可以自适应地包络目标,并借助导纳控制算法柔顺地控制抓取力,进而完成稳定、可靠的抓取任务。

关键词:机械手指;腱绳驱动;自适应抓取;导纳控制算法;柔性抓取;往复式缠绕传动线路;Denavit-Hartenberg

中图分类号:TH-39;TP241.2文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)10-1550-08


本文引用格式:

徐光宇,汤卿,王丽霞.腱绳驱动机械手的设计及其柔性抓取控制［J］.机电工程,2023,40(10):1550-1557.

XU Guangyu, TANG Qing, WANG Lixia. Design and flexible grasp control of tendon-driven mechanical gripper［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(10):1550-1557.