多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析

孙翰林; 侯宇

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.013

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析

设计计算 | 更新时间：2022-11-10

- 多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析
- Mechanism Design and Mechanical Analysis of Multi-mode Grab Underactuated Hand
- 机械传动 2021年45卷第8期页码：90-96
- 作者机构：
  
  1.武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉 430081
- 作者简介：
  
  孙翰林（2000─ ），男，湖北荆州人；主要研究方向为机器人技术及自动化。
  侯宇（1978─ ），男，陕西宝鸡人，博士，教授，硕士研究生导师；主要研究方向为仿生机械与智能机械。
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.013
  中图分类号：
扫描看全文
孙翰林,侯宇.多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析[J].机械传动,2021,45(08):90-96.

Sun Hanlin,Hou Yu.Mechanism Design and Mechanical Analysis of Multi-mode Grab Underactuated Hand[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(08):90-96.
孙翰林,侯宇.多模式抓取欠驱动手的机构设计与力学分析[J].机械传动,2021,45(08):90-96. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.013.

Sun Hanlin,Hou Yu.Mechanism Design and Mechanical Analysis of Multi-mode Grab Underactuated Hand[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(08):90-96. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.08.013.

摘要

针对机器人末端执行器机械手多功能化的需求，提出了一种多模式抓取欠驱动手。该机械手基于欠驱动理论，解决了传统复合欠驱动手存在的结构复杂、控制元件多、适应能力不强等缺点。介绍了多模式抓取欠驱动机械手的结构组成和运动过程，建立了欠驱动手的数学模型；根据几何关系对机械手进行运动分析与适应性分析，并求得机械手抓取的参数范围；在不同的抓取模式下，分别对机械手进行受力分析，利用虚功原理，计算出理论输出力。虚拟样机仿真实验表明，该机械手无需安装受力传感器及复杂的控制系统，可实现平夹和包络两种抓取模式，验证了设计的可行性。

Abstract

A multi-mode grab underactuated hand is proposed for the multifunctional requirements of robot end-effector manipulator. Based on the underactuated theory， the manipulator solves the disadvantages of the traditional compound underactuated hand， such as complex structure， many control elements and weak adaptability. The structure and motion process of multi-mode grab underactuated hand are introduced， and the mathematical model of underactuated manipulator is established. According to the geometric relationship of the manipulator motion analysis and adaptability analysis， and the manipulator grab parameters range is solved. Under different grab modes， the manipulator is analyzed respectively， and the virtual work principle is used to calculate the theoretical output force. The simulation results of virtual prototype show that the manipulator does not need to install force sensor and complex control system， and it can realize two grab modes， namely， flat clip and envelope， which verifies the feasibility of the design.

关键词

欠驱动机械手多模式抓取接触力分析虚功原理

Keywords

Underactuated manipulatorMultimode grabContact force analysisVirtual work principle

references

NUTTALL A J G，BRETELER A J K.Compliance effects in a parallel jaw gripper［J］.Mechanism & Machine Theory，2003，38（12）：1509-1522.

梁达尧，张文增.平夹自适应欠驱动手的参数优化与稳定性分析［J］.机器人，2017，39（3）：282-291.

LIANG Dayao，ZHANG Wenzeng.Parameter optimization and stability analysis of self-adaptive underactuated hand with flat clip［J］.Robot，2017，39（3）：282-291.

GOSSELIN C M.Adaptive robotic mechanical systems：a design paradigm［J］.Journal of Mechanical Design，2006，128（1）：192-198.

DEMERS LA A，LEFRANÇOIS S，JOBIN J P.Gripper having a two degree of freedom underactuated mechanical finger for encom-passing and pinch grasping：US 8973958［P］.2015-03-10.

LALIBERTÉ T，GOSSELIN C M.Simulation and design of underactuated mechanical hands［J］.Mechanism and Machine Theory，1998，33（1/2）：39-57.

金波，林龙贤.果蔬采摘欠驱动机械手爪设计及其力控制［J］.机械工程学报，2014，50（19）：1-8.

JIN Bo，LIN Longxian.Design and force control of fruit and vegetable picking underactuated manipulator［J］.Journal of Mechanical Engineering，2014，50（19）：1-8.

李继平.欠驱动机械手的设计与实验研究［D］.沈阳：东北大学，2009：30-31.

LI Jiping.Design and experimental study of underactuated manipulator［D］.Shenyang：Northeast University，2009：30-31.

苏靖惟，张文增.单链传动双齿条平夹间接自适应机器人手研制［J］.机械传动，2019，43（2）：154-161.

SU Jingwei，ZHANG Wenzeng.Development of single chain drive double rack flat clip indirect adaptive machine manual［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（2）：154-161.

史晓斐，章军，王城坡.复合驱动变掌机械手［J］.轻工机械，2019（6）：1-6.

SHI Xiaofei，ZHANG Jun，WANG Chengpo.Composite actuated change-over manipulator［J］.Light Industry Machinery，2019（6）：1-6.

BIRGLEN L，GOSSELIN C M.Kinetostatic analysis of underactuated fingers［J］.IEEE Transactions on Robotics & Automation，2004，20（2）：211-221.

徐坤，乔安伟，丁希仑.剪叉弯曲折展变胞机构的设计与分析［J］.机械工程学报，2020（5）：55-62.

XU Kun，QIAO Anwei，DING Xilun.Design and analysis of the cell extension mechanism with curved shear fork［J］.Journal of Mechanical Engineering，2020（5）：55-62.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

新型五自由度混联机床机构动力学分析