[发明专利]基于变胞原理的变胞手设计方法

说明书

本发明涉及机构运动链领域，公开了一种基于变胞原理的变胞手设计方法，通过数综合，得到关于构件数量、运动副数量、环路和每个多元构件数量的数字合成结果，然后进行型综合，取得运动链，进而选择满足要求的运动链选取构件进行再生设计，从而取得变胞手的设计方案。本发明基于变胞原理的变胞手设计方法基于变胞原理通过运动链的组合方法设计变胞手，实现了不同大小、不规则物体的抓取，提高了抓取效率和系统可靠性，弥补了机器人误差，给装配系统带来了较高的附加值。

技术领域

本发明涉及机构运动链领域，具体涉及一种基于变胞原理的变胞手设计方法。

背景技术

自从机器人手出现以来，它极大地弥补了传统末端执行器的缺点。末端执行器是一种直接执行工作的装置，它对机器人的运行功能、应用范围和效率有很大的影响。因此，研究机器人末端执行器的结构分析是非常重要的。在传统的机器人设计中，作为末端执行器使用的手掌通常是刚体，不同手指之间的角度是固定的，这限制了手掌的灵巧度。

在现有技术中，一些模拟人手的手掌，包括人类的假肢已经被开发出来。例如，一个由新西兰人Azlan开发的拟人手指机构，既能普通执行抓取操作又能进行自适应抓取操作；由J.S.戴介开发了一种被称为Matahand的新型多指手，有一个可折叠和灵活的手掌，使手具有适应性和可重构性；Nicolas Rojas在研究中提出了一种双指手爪拓扑结构,在未掌握所抓取对象的大小、形状或其他细节的情况下，能够预先定义手动操作和控制。但是这些末端执行器制作周期长，在使用时，由于所抓取对象的变化，导致抓取误差大，降低了抓取效率和系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种基于变胞原理的变胞手设计方法，基于变胞原理通过运动链的组合方法设计变胞手，实现了不同大小、不规则物体的抓取，提高了抓取效率和系统可靠性，弥补了机器人误差，给装配系统带来了较高的附加值。

为实现上述目的，本发明所设计的一种基于变胞原理的变胞手设计方法，包括如下步骤：

A)设定运动链中构件的数量为N，运动副的数量为J，则运动链的自由度F满足如下公式：

F＝3(N-1)-2J

另外，运动链的环路数量L满足如下公式：

L＝1+J-N

由此可得：

式中，构件数量N、自由度F和环路L均为整数，在自由度F确定的情况下，计算取得构件数量N、运动副数量J和环路L的组合：

式中，p为构件的元数，N_p表示运动链中p元构件的数量，通过数综合，得到关于构件数量N、运动副数量J、环路L和每个p元构件数量的数字合成结果；

B)将所述步骤A)中取得的数字合成结果进行型综合，取得与数字合成结果对应的若干个运动链；

C)变胞手包括一个变胞夹具和两个手指关节，变胞夹具取自由度F＝2，根据夹持要求，在所述步骤B)中取得的运动链中选定一个运动链C作为变胞夹具的运动链；

D)在所述步骤C)内选取的运动链C中选取构件N_c1作为变胞夹具的机架构件，选取与构件N_c1相连的构件N_c2作为变胞夹具的驱动构件，所述运动链C中保留一个不含所述构件N_c1和构件N_c2的环路L_c1，选取两个均与构件N_c1连接的构件N_c3和构件N_c4作为变胞夹具的执行构件，构件N_c3和构件N_c4位于运动链C的环路L_c1之内；