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[学位]

基于触滑觉感知的智能假手关键技术研究

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Author:

黄朝翔 (黄朝翔.)

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学位论文库

Abstract:

随着国民经济和社会的发展,残疾人福利事业越来越受到社会的重视。重量轻、体积小、可靠性高、控制简单和操作灵活是多自由度残疾人假手发展的趋势。智能假手的发展既能提高残疾人的生活自理度,同时由于智能假手的多学科交叉特点,又能促进各项相关技术相互渗透。本文分析了人手骨骼、关节等特点,确定了基于欠驱动原理的多自由度假手设计方案,并根据人手的特点,对假手进行建模仿真,在模型基础上,分别对假手手指机构进行了运动学与动力学仿真,对假手抓取物体过程进行研究,选择触滑觉传感器并对其信号特征进行深入研究,并在上述基础上设计搭建了带触滑觉感知的智能假手实验平台,在该平台上对假手抓取动作进行相关研究。其主要内容包括:1)基于欠驱动原理的仿生假手设计。首先研究人手的构造与运动规律,对假手的运动过程进行分析;进而选择基于欠驱动原理的设计方法,由一个电机驱动,带动假手手指三个关节运动,在抓取过程中实现包络抓取,模拟人手操作;最后对假手各个部件进行建模,形成整手模型并对基本动作进行仿真,实现假手的机械设计。2)假手的运动学与动力学仿真分析。在建立模型的基础上,对手指机构进行剖分并对其力学特点进行分析;在机构模型的基础上,进行运动学分析,并在Solidworks中对其仿真分析;将假手模型导入Adams 中,通过添加约束,建立动力学模型,对假手手指进行动力学仿真分析。3)智能假手的触滑觉感知技术研究。对假手抓取物体的感知功能进行研究,选择触滑觉传感器并对其工作原理进行研究;进而根据传感器布置在假手上位置、方式,对传感器进行建模,研究其特性;最后根据所获得信号特征,选择基于拉普拉斯的相关滤波法作为其感知算法。4)基于触滑觉驱动的智能假手控制技术研究。首先对假手抓取过程进行分析,并建立起整体控制框图;进而根据传感器所获得的感知信息与直流电机的机械信息,共同作为反馈;最后在中央处理器中进行智能逻辑判断,再发出控制指令,对假手进行控制。5)带触滑觉感知的智能假手实验研究。设计了基于单片机的具有触滑觉感知功能的假手实验平台;首先根据假手手指的形状,对传感器进行裁剪与安装;其次利用Emotiv 采集脑电信号,并作为假手的信号源;最后,将整个系统搭建起来,获取抓取过程中的触滑觉信号,并利用感知算法获得信号特征,实现了假手的抓取操作。

Keyword:

智能假手欠驱动四连杆触滑觉感知假手控制

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学机械工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 张小栋

Year: 2013

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 4

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