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本文闡述了仿人機械手研發的國內外發展現狀與存在的問題,并針對這些問題對仿人機械手進行了三維建模以及運動學仿真,同時闡明了仿人機械手研究對社會生活的現實意義。
論文關鍵詞:仿人機械手,三維建模,運動學仿真
1、引言
機器人技術的發展是一個國家高科技水平和綜合能力的重要標志,而服務機器人是未來社會發展的必然產物,對于服務機器人的研究,尤其是仿人機器人的研究是具有巨大經濟價值和歷史意義的,其原因有二:第一,世界老齡化進程的加快,尤其是中國也正進入老齡化社會,照顧老人問題即將成為一個嚴重的社會問題,而仿人機器人在解決這一社會問題中有著不容置疑的作用;第二,由于各種災難和疾病造成的殘障人士也逐年增加,他們需要越來越多的關心和照顧,如果采用專門的人力將嚴重增加社會的負擔。所以對于服務型機器人的研究,顯得格外重要。
目前有很多服務型機器人,但是沒有一個機器人可以像人一樣有一雙靈巧的手,完成只有人類才能實現的復雜動作,本課題就是針對這一問題從仿人機器人的機械手開始研究的。
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2、國內外發展現狀與問題
從1960年由通用電氣公司設計制造的造型為兩只手指的爪狀物開始,為以后的各類機械手打下了基礎,到現在為止美國的宇航局(NASA)、哈佛大學和耶魯大學,日本的東京大學在機械手的研究上都取得了不小的突破。
我國機械手的研究比較晚但是也做了很多工作,國防科技大學、哈爾濱工業大學也研制出了多指靈巧手。尤其是哈爾濱工業大學機器人研究所研制的“仿人型機器人靈巧手”,2006年5月亮相德國慕尼黑國際機器人及自動化展覽會,以其精美的外觀、可靠的軟硬件系統等贏得了眾多參觀者的贊賞,并率先進入了國際市場。
由此可見,目前多數國家和企業高校都在對仿人機械手進行研究與設計,不過現在還存在一系列問題,例如:價格昂貴,實時性不理想,設備笨重,并且大都停留在實驗階段,這些都制約其在實際當中的應用。
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3、五指仿人機械手設計
本文設計的五指仿人機械手具有的優勢有:采用欠驅動控制方式,所以機械系統大大簡化,機械手大小基本與普通人手大小一致,便于安裝到各種服務機器人的移動平臺上;同時每個手指都靠手指末端拉力進行運動,也就是說只需要一個拉力便可以實現機械手指的人類手指運動方式,結構緊湊、便于控制、動作靈活;材料可以采用塑料纖維進行加工實現,因此質量輕、價格便宜,易于普及;可以采用嵌入式的控制方式進行控制,處理速度快,響應時間短。
4 現實意義
對于仿人機械手的研發對社會有著重要意義,其一:對于服務機器人的研制,尤其仿人機器人的研究應用,必將對機器人行業起到積極的促進作用;其二,仿人機械手的研發隸屬于制造業,其研制成功與推廣,可以增加就業,創造經濟價值;其三,其技術的實現可以促進制造業的信息化、自動化和產品的智能化,提升產品技術含量和附加值,從而促進制造業相關技術領域的發展;其四,實現服務機器人上機械手的靈活運動與控制,對于老年人以及殘障人士在心理上和身體上都非常有益處,為解決我國社會問題,創建和諧社會做出貢獻。