基于气动驱动器软体操作手的设计与控制

发布时间：2023-07-24 22:15

　　近几年,软体机器人技术迅猛发展,其以软体生物为参考,基于智能软材料研发高自由度的软体机器人。相比传统刚性机器人,这些机器人具有环境适应能力强、控制简单等优势,从而使其在工业、医疗和军事等领域发展潜力巨大。软体驱动器技术是软体机器人的核心技术之一。在众多软体驱动器中,气动软体驱动器柔顺性好、功率质量比高、制造成本低等诸多优点使其成为研究的热点。本文以气动软体驱动器为研究对象,对此类驱动器进行设计与制造,并基于该类驱动器研制三款软体操作手。气动软体驱动器的非线性运动学响应是其设计的难点,采用有限元方法对纤维增强型和多腔体型两种典型的气动软体弯曲驱动器的驱动性能与结构参数之间的关系进行仿真分析。结合仿真结果,采用3D模型法制作两类弯曲驱动器。为实现多驱动器协作驱动,设计软体驱动器的控制系统,该控制系统独立控制多驱动器系统中每个驱动器完成弯曲、保持以及伸展动作。将以上气动软体驱动器的研究成果应用于三款软体操作手,即:工业软体抓手、软体仿人手和软体康复手套。软体工业抓手抓取稳定、自适应能力强,配合UR机械臂能够实现多种物品抓取。结合数据手套或肌电手环,实现软体仿人手灵巧动作复现。设计具有敞开式结...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景与意义
    1.3 软体驱动器研究现状
        1.3.1 电响应软体驱动器
        1.3.2 磁响应软体驱动器
        1.3.3 化学响应软体驱动器
        1.3.4 热响应软体驱动器
        1.3.5 光敏软体驱动器
        1.3.6 气动软体驱动器
    1.4 论文内容及章节安排
第二章 气动软体驱动器工作原理
    2.1 驱动原理
        2.1.1 纤维增强型气动软体驱动器
        2.1.2 多腔体型气动软体驱动器
    2.2 理论分析
        2.2.1 纤维增强型驱动器的理论分析
        2.2.2 多腔体型驱动器的理论分析
    2.3 有限元仿真分析
        2.3.1 纤维增强型驱动器的有限元分析
        2.3.2 多腔体型驱动器的有限元分析
    2.4 本章小结
第三章 气动软体驱动器制备
    3.1 制作工艺
    3.2 纤维增强型驱动器
        3.2.1 实验材料与仪器
        3.2.2 制作过程
        3.2.3 性能测试
    3.3 多腔体型驱动器
        3.3.1 实验材料与仪器
        3.3.2 制作过程
        3.3.3 性能测试
    3.4 本章小结
第四章 驱动器控制系统设计
    4.1 方案设计
    4.2 硬件系统搭建
        4.2.1 硬件选型
        4.2.2 系统搭建
        4.2.3 通讯协议
    4.3 软件系统开发
        4.3.1 自定义指令格式
        4.3.2 控制逻辑
        4.3.3 人机交互界面
    4.4 本章小结
第五章 软体操作手集成与应用
    5.1 应用简介
    5.2 软体工业抓手
        5.2.1 抓手的设计
        5.2.2 抓取功能展示
    5.3 软体仿人手
        5.3.1 组成结构
        5.3.2 计数手势展示
        5.3.3 结合数据手套的展示
        5.3.4 结合肌电手环的展示
    5.4 软体康复手套
        5.4.1 手套的组成结构
        5.4.2 软体康复手套的应用
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要工作与创新点
    6.2 后续研究工作
参考文献
附录1
附录2
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3836626