导读:本文包含了灵巧手指论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:灵巧手,力与电流信号关系,Savitzky-Golay滤波算法,降噪
灵巧手指论文文献综述
化徐勇,谢峰,陈亮[1]（2019）在《灵巧手指面压力与驱动电机电流关系的建模》一文中研究指出为了使灵巧手在抓取过程中避免对物件造成损伤或脱落,对指面压力的预测和控制是当前需要解决的主要问题。通过在灵巧手装置中加入力传感器和电流传感器,在抓取过程中同步采集手指末端的压力和驱动电机电流的原始信号,并运用Savitzky-Golay滤波算法对原始信号中的噪声进行处理,最后采用最小二乘法曲线拟合对灵巧手的指面压力与驱动电机电流的关系进行建模。结果表明指面压力与驱动电机电流之间的数学模型为3阶多项式关系,利用该关系式可实现通过控制灵巧手驱动电机电流来对灵巧手指面压力进行预测和控制的目的。(本文来源于《制造业自动化》期刊2019年08期）
李柏毅[2]（2019）在《腱传动灵巧手指的传动分析与结构设计》一文中研究指出随着航天技术的不断发展,太空活动不断增加,宇航员将面临更多危险的任务。将空间灵巧手这类多功能灵巧操作工具安装在机械臂末端可以代替或协助宇航员完成许多危险工作,因此许多国家都开始了空间灵巧手的研制工作。本文介绍了一种面向空间操作环境的腱传动灵巧手指的传动分析与结构设计。首先,分析了腱传动灵巧手的研究现状和特点。介绍了国内外腱传动灵巧手的发展历史和研究现状,总结出腱传动灵巧手的设计思路和使用腱传动所需解决的问题,包括关节解耦、路径设计、腱绳预紧固定和摩擦力控制。其次,分析了腱传动系统。进行手指整体设计,模块化手指包含4个关节和3个自由度,由3个电机通过N型腱驱动方式驱动。分析了手指运动学,求出了不同类型的外载荷产生的关节转矩和平衡关节转矩所需的腱绳内力,分析了腱绳路径对腱绳内力和电机功率的影响规律,提出了腱传动手指的设计指导思想,得到最佳的传动路径方案。再次,进行手指结构设计。手指从功能上分为手指关节、腱传动系统、驱动模块和传感器系统四部分;手指关节包含指间耦合关节和基关节两部分,耦合关节采用腱绳耦合,基关节由垂直交错的十字轴和滑轮组组成,可实现两自由度耦合运动;腱传动系统包括腱绳的选材、预紧、固定、导向和路径设计;驱动模块的独特设计允许腱绳从手指中间引入到关节端,使得手指外形对称,有利于后续的灵巧手的设计;传感器系统包括位置传感器、力矩传感器和张力传感器,位置传感器由电机内的霍尔传感器和关节端霍尔传感器组成,布置在基关节前端的力矩传感器可测量基关节的二维力矩和远端指间关节的力矩,分析了张力传感器布置的必要性和布置位置。最后,分析了手指传动关系并通过试验检验手指性能。分析了腱绳摩擦和腱绳延展对手指传动关系造成的影响,得到了手指驱动空间到关节空间的映射关系。组装一个手指进行运动试验,验证了手指结构设计的合理性,为控制系统的设计奠定基础。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
梁可[3]（2019）在《灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制研究与设计》一文中研究指出灵巧机械手在航空航天、核能开发、医疗器械等尖端领域有着广阔的需求和应用前景。近几十年的研究,灵巧机械手驱动大多采用的是电磁电机驱动控制,但电磁电机的结构特征和运行特性限制了灵巧机械手的发展,因此研究新的驱动方式是有必要的。超声波电机(Ultrasonic motors,简称USM)是一种基于压电陶瓷的逆压电效应的直接驱动电机。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、体积小、无电磁干扰、响应速度快、运行时无噪声、断电自锁等特性,非常适合体积、结构严重受限的灵巧机械手指关节的驱动器。本论文的研究课题为灵巧机械手指用超声波电机驱动控制的研究与设计,包括:灵巧机械手指用超声波电机的驱动控制器设计、超声波电机建立阶跃响应转速模型,基于LADRC的超声波电机转速控制系统,实现灵巧机械手指的柔性控制,并对以上控制效果通过实验进行验证。论文的研究目标为:1.对于灵巧机械手指用超声波电机,确定超声波电机参数,建立超声波电机阶跃响应转速模型以及上调频阶跃响应转速模型。2.设计超声波电机驱动控制电路,其中包括基于F28335型DSP的控制系统,基于推挽式逆变放大电路的驱动电路,基于电流反馈的保护电路,采样调理电路,对超声波电机的驱动电路和电机之间的匹配电路进行了计算和设计。对各个部分的电路进行了器件选型以及参数计算。3.根据建立的超声波电机阶跃响应转速模型以及上调频阶跃响应转速模型,对于超声波电机的建模误差、模型参数摄动以及外界干扰等,本文结合自抗扰控制技术(ADRC)进行超声波电机线性自抗扰(LADRC)转速控制系统设计,并进行参数计算和仿真。仿真结果表示,对于超声波电机建模误差、模型参数摄动以及外界干扰,LESO都能够观测到,并通过PD控制器实现补偿,电机能够在极短的时间内达到稳定转速状态。4.采用适用于本课题超声波电机转速位置串级控制策略,侧重于电机的位置控制,其定位过程采用串并复合分级降速的方式实现灵巧手指驱动的超声波电机的柔性控制。为了设计串并复合分级降速方式,进行了断电自锁误差检测,确定了分级降速的门阀值,设计了柔性控制过程:结合超声波电机断电自锁的特点,根据相对于目标位置的位移量,采用不同的启动速度和分级调速方式,实现超声波电机柔性控制。5.搭建了灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制平台,验证了基于LADRC的超声波电机转速控制方法的有效性,对于本文采用的叁个级别的转速,电机在20ms内都能实现对目标转速的完全跟踪。然后对灵巧机械手指柔性控制定位控制进行了实验,实验结果显示,电机定位误差小,达到灵巧机械手指定位精度要求。(本文来源于《扬州大学》期刊2019-05-01）
化徐勇[4]（2019）在《基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式的研究》一文中研究指出为了应对工业生产以及制造业领域的飞速发展,在过去的半个世纪里,灵巧手装置作为自动化设备末端操作机构中最为关键的一部分,其工作的准确度、效率和安全性一直是各领域科研人员研究的重点。其中,为了避免灵巧手在抓取精密、易碎物件时因指面压力过大而导致物件损伤,或因指面压力过小而导致物件脱落,针对灵巧手装置指面压力的预测和控制是当前需要解决的主要问题。目前灵巧手指面压力的控制方法主要集中在基于外置力传感器与触觉传感器的力反馈信息来进行控制。为了避免外置力传感器与触觉传感器造成的机械结构变动以及设计复杂度提升,本论文提出了一种基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式,通过该模式可实现基于驱动电机电流信号的灵巧手指面压力控制,从而可以摆脱外置力传感器与触觉传感器的限制,为灵巧手指面压力的控制提供了一种新思路。本论文对基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式进行研究。通过对选题的背景与意义进行阐述,在分析了国内外灵巧手研究现状的同时也总结了灵巧手指面压力控制方面的技术特点,并对本论文所研究的灵巧手本体结构方案提出了要求,在此基础上完成了灵巧手装置的构建。为了建立灵巧手指面压力与驱动电机电流间的关系,在完成灵巧手装置构建的基础上,通过在灵巧手中指远指节处布置力传感器,以及在中指对应的驱动电机电枢回路处布置电流传感器,并搭建信号采集实验平台,实现了对指面压力信号与驱动电机电流信号的采集。完成基于Savitzky-Golay滤波与最小二乘法曲线拟合的灵巧手指面压力与驱动电机电流关系的建模,得到指面压力与驱动电机电流间的数学模型为3阶多项式关系,并通过加载测试对所建立的关系曲线进行验证。利用所得的指面压力与驱动电机电流间的关系模型,设计基于电流参数的灵巧手指面压力控制系统,对系统的硬件设计和软件设计提出要求。在完成硬件设计的基础上对指面压力控制系统的软件部分进行编写,之后对系统进行组装,最终完成基于电流参数的灵巧手指面压力控制实验,实验结果达到预期要求,说明所设计的控制系统能够实现基于电流参数的灵巧手指面压力控制。(本文来源于《安徽大学》期刊2019-05-01）
王文越[5]（2018）在《基于SMA驱动的灵巧手指结构设计及其控制的研究》一文中研究指出灵巧手作为机器人末端执行器,对整个机器人的智能程度、灵巧性有着重要的意义。未来随着我国空间站的进一步完善,空间站灵巧手的操作任务及操作环境愈加复杂,给空间灵巧手提出了更高的要求。作为空间机器人末端执行器的灵巧手,其结构尺寸以及灵巧操作能力,直接决定着空间机器人所能完成任务的复杂性以及空间机器人所能适用的环境。因此本文针对现今服役的空间灵巧手存在重量体积过大、驱动系统复杂等缺陷设计了基于SMA驱动的灵巧手指并对其控制策略进行了研究。首先,根据设计指标拟定了SMA驱动灵巧手的总体设计方案,确定了手指的自由度配置、驱动形式、以及传动方案。并在此基础上,详细设计了手指各关节的具体结构,为将手指在不牺牲驱动力矩的前提下做到结构尺寸与人类手指接近1:1,提出了使用SMA丝的驱动方案。之后,为实现对手指各关节力和角位置的实时测量,设计了手指的传感系统,并对力传感器进行了应变与强度分析,验证了本设计的可行性。最后对手指的抓握能力以及动力学特性进行了仿真分析,证明了手指结构设计的合理性,并验证了SMA丝的驱动力能满足设计指标对驱动力矩的要求。然后,对Ni-Ti基形状记忆合金的材料特性进行了分析,并针对其材料特性进行了实验研究,验证了SMA差动驱动的可行性。然后以SMA材料特性为基础对SMA驱动的灵巧手指单关节进行了数学建模,并运用Matlab/simulink仿真软件对此数学模型进行了仿真分析探究SMA驱动器的驱动特性。最终得到了驱动电流与驱动器响应速度以及输出位移的关系。最后搭建实验平台,对本文设计的SMA驱动器进行实验研究,实验结果验证了仿真分析的正确性,也为后续手指的控制策略的研究奠定了理论基础。最后,对SMA驱动灵巧手指进行了运动学分析。以此为基础展开对手指控制策略的研究,建立了手指基关节PD控制模型,并通过仿真分析得到理想的控制器参数。随后又对手指阻抗控制进行分析,建立了手指基于位置的阻抗控制模型,并对其进行了仿真分析。最后对手指进行了实验分析,验证了手指结构的合理性,功能的完整性以及控制方法的可行性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
杨昆明,申旌辉,马翔宇[6]（2018）在《仿生灵巧手的手指设计与控制》一文中研究指出针对机器人末端灵巧性等问题,结合人体手指仿生学设计原理的灵巧手型,设计一种仿生灵巧手。基于拉格朗日方程和PD控制特性,求解灵巧手动力学模型及控制方案,忽略重力项的影响,对指关节进行独立PD控制,仿真表明:单手指的响应特性趋于稳定,为设计整只灵巧手奠定了良好基础。(本文来源于《煤矿机械》期刊2018年05期）
吴建美,王勇,周福静,唐珊珊,张琼[7]（2018）在《水下灵巧手指力传感器设计》一文中研究指出为了实现水下灵巧手对目标对象六维力/力矩的准确测量,提出了一种新型的指力传感器模型。该传感器采用十字梁与圆盘结构组合的方式分两组各完成叁维力/力矩的测量。首先对传感器的弹性体结构进行了设计和理论分析,然后基于灵敏度高、线性好等要求进行了合理的布片和组桥,从而完成了一种可以直接输出六维力/力矩的传感器的设计,解决了六维力/力矩传感器中存在的结构复杂、尺寸大、刚度低、灵敏度低等问题,可以方便地将其应用于水下灵巧手指尖处。(本文来源于《齐鲁工业大学学报》期刊2018年01期）
马翔宇,杨武成,李阿为[8]（2017）在《仿生机械灵巧手的手指设计》一文中研究指出针对医疗假肢手指难以解决残疾人日常生活问题的情况,结合人体手指运动的机理,设计了一种仿生机械灵巧手。该机械灵巧手由手掌体、设在手掌体上的1根大拇指和4根手指构成;大拇指由两拇指段构成,大拇指单自由度转动连接于手掌体;四指结构形式一致,且由2个手指段构成,二者之间采用单自由度转动连接。基于指数积公式对所设计的灵巧手进行运动学分析,求解相关数学模型;采用UG软件对灵巧手进行仿真分析,结果表明:所设计的灵巧机械手能满足残疾人简单握持及敲打等日常需要,对康复机械设计有一定的参考价值。(本文来源于《重庆理工大学学报(自然科学)》期刊2017年11期）
郑显华,姚正华,彭程[9]（2017）在《基于神经网络的灵巧手手指控制器设计》一文中研究指出为了使机器人末端执行器更为灵巧,给出了结合仿生学设计原理的灵巧手原型,并设计了总体控制方案。在此基础上,结合改进的RBF神经网络设计了灵巧手手指控制器,并开展了试验,结果表明:该灵巧手手指具备良好的单手指操作控制性能,为设计整只灵巧手奠定了良好基础。(本文来源于《机械设计》期刊2017年06期）
葛林林[10]（2017）在《气动人工肌肉驱动的双关节灵巧手指位置控制》一文中研究指出气动人工肌肉,依据仿生学开发的气动产品,以其取材方便、用料简单、高环保无污染、高功率质量比等优点,在工业自动化领域受到越来越多的关注,特别是其在康复医学机器人上的良好表现引人注目。根据研究表明,装配有气动人工肌肉的仿生机器人灵巧手的质量较装配电机的仿生机器手的质量更轻,而且气动人工肌肉特有的柔性特质避免了对与其交互的人类造成伤害。然而,就气动人工肌肉驱动的仿生机器灵巧手的控制而言,气体的可压缩性,气动人工肌肉囊腔的柔性,腱传动缠绕方式带来的控制耦合以及关节自身的非线性模型等情况引起了强非线性和强扰动等控制难题。为了解决以上问题,本论文提出了如下的研究路径和解决方案。第1章,综合国际与国内机器人灵巧手的发展情况,总结关于机器人灵巧手的机械模型,运动传动,控制策略等方面的优点和不足,证明本论文研究工作的意义。第2章,关于机器人灵巧手指的机械设计:根据人体手臂,手掌及手指的解剖学结构,探究气动人工肌肉工作的基本结构,工作原理和相关的数学模型。同时,受仿生学理念启发并根据自己控制实验的需要设计双关节被执行结构和传动路径。简要介绍了实验平台及经典PID控制,将设计好的机器人灵巧手指,气动人工肌肉及其他产品组成闭环控制实验平台,并按照闭环控制信息流顺序方向逐一介绍实验平台组成元器件的型号,性能及使用方法。同时利用经典PID控制器进行控制,结果可作为笔者提出的控制器的对比。第3章,针对气动人工肌肉驱动的灵巧手指位置控制中出现的非线性和耦合问题,本文提出了基于Back-stepping原理设计的自抗扰控制器的解决方案,同时设计了跟踪微分器来抑制超调现象和扩张状态观测器来处理非线性和耦合问题,实验表明本文设计的自抗扰控制器具有极高的控制精度。第4章,Back-stepping方法适合为高阶系统设计控制器,且设计出的控制器复杂。为改进第3章所设计的自抗扰控制器多参数带来的调参困难状况和简化控制器的结构,设计基于扩张状态器的滑模控制器。实验表明该控制器能提高跟踪速度和改善自抗扰控制器第一个关节的微超调问题,而且能保证较高的跟踪精度。第5章,针对第4章所设计的滑模控制器容易出现抖震现象,为解决上述问题,本章设计了基于扩张状态观测器的经典自抗扰控制器,在提高了控制精度的基础上大大方便了控制器设计和程序实现。(本文来源于《燕山大学》期刊2017-05-01）
灵巧手指论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着航天技术的不断发展,太空活动不断增加,宇航员将面临更多危险的任务。将空间灵巧手这类多功能灵巧操作工具安装在机械臂末端可以代替或协助宇航员完成许多危险工作,因此许多国家都开始了空间灵巧手的研制工作。本文介绍了一种面向空间操作环境的腱传动灵巧手指的传动分析与结构设计。首先,分析了腱传动灵巧手的研究现状和特点。介绍了国内外腱传动灵巧手的发展历史和研究现状,总结出腱传动灵巧手的设计思路和使用腱传动所需解决的问题,包括关节解耦、路径设计、腱绳预紧固定和摩擦力控制。其次,分析了腱传动系统。进行手指整体设计,模块化手指包含4个关节和3个自由度,由3个电机通过N型腱驱动方式驱动。分析了手指运动学,求出了不同类型的外载荷产生的关节转矩和平衡关节转矩所需的腱绳内力,分析了腱绳路径对腱绳内力和电机功率的影响规律,提出了腱传动手指的设计指导思想,得到最佳的传动路径方案。再次,进行手指结构设计。手指从功能上分为手指关节、腱传动系统、驱动模块和传感器系统四部分;手指关节包含指间耦合关节和基关节两部分,耦合关节采用腱绳耦合,基关节由垂直交错的十字轴和滑轮组组成,可实现两自由度耦合运动;腱传动系统包括腱绳的选材、预紧、固定、导向和路径设计;驱动模块的独特设计允许腱绳从手指中间引入到关节端,使得手指外形对称,有利于后续的灵巧手的设计;传感器系统包括位置传感器、力矩传感器和张力传感器,位置传感器由电机内的霍尔传感器和关节端霍尔传感器组成,布置在基关节前端的力矩传感器可测量基关节的二维力矩和远端指间关节的力矩,分析了张力传感器布置的必要性和布置位置。最后,分析了手指传动关系并通过试验检验手指性能。分析了腱绳摩擦和腱绳延展对手指传动关系造成的影响,得到了手指驱动空间到关节空间的映射关系。组装一个手指进行运动试验,验证了手指结构设计的合理性,为控制系统的设计奠定基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
灵巧手指论文参考文献
[1].化徐勇,谢峰,陈亮.灵巧手指面压力与驱动电机电流关系的建模[J].制造业自动化.2019
[2].李柏毅.腱传动灵巧手指的传动分析与结构设计[D].哈尔滨工业大学.2019
[3].梁可.灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制研究与设计[D].扬州大学.2019
[4].化徐勇.基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式的研究[D].安徽大学.2019
[5].王文越.基于SMA驱动的灵巧手指结构设计及其控制的研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[6].杨昆明,申旌辉,马翔宇.仿生灵巧手的手指设计与控制[J].煤矿机械.2018
[7].吴建美,王勇,周福静,唐珊珊,张琼.水下灵巧手指力传感器设计[J].齐鲁工业大学学报.2018
[8].马翔宇,杨武成,李阿为.仿生机械灵巧手的手指设计[J].重庆理工大学学报(自然科学).2017
[9].郑显华,姚正华,彭程.基于神经网络的灵巧手手指控制器设计[J].机械设计.2017
[10].葛林林.气动人工肌肉驱动的双关节灵巧手指位置控制[D].燕山大学.2017
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