【摘 要】
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由于中医按摩的特殊要求,按摩机器人手部一定要具有合适的灵巧度和拟人化才能保证理想的疗效,但目前检索到的按摩机器人手部均无法像人一样完成各种按摩动作。本文以英国Shad
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由于中医按摩的特殊要求,按摩机器人手部一定要具有合适的灵巧度和拟人化才能保证理想的疗效,但目前检索到的按摩机器人手部均无法像人一样完成各种按摩动作。本文以英国Shadow公司的Shadow仿人灵巧手为对象,进行了比较系统的研究,主要完了如下工作：首先介绍了Shadow灵巧手。该灵巧手是商业化产品,由于技术保密只能查阅到有限的外部信息,如尺寸、功能等。在此基础上,通过研究相关技术,重点从仿生学角度分析了Shadow灵巧手机械结构的结构特点,研究了其气动肌肉驱动器和腱传动系统的工作原理、性能特点,给出了可能的设计方法。接着介绍了几种中医按摩机器人腧穴定位与跟踪技术,指出了现有技术存在的不足,提出了解决途径和发展方向。第三,运用D-H坐标法,建立了Shadow灵巧手的运动学模型,推导出运动学正、逆方程,并求出运动学问题的正、逆解析解和雅可比矩阵,同时分析了灵巧手的速度和静力。第四,从手指连杆系统、腱传动系统和气动肌肉驱动器三方面分析了Shadow灵巧手的动力学问题,推导出动力学方程,得到了手指关节角变量与气动肌肉驱动器压缩量之间的关系。最后,在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了Shadow灵巧手的三维仿真模型,求得了运动学的数值解,对其运动学进行了仿真和验证：建立了灵巧手的动力学仿真模型,进行了轨迹规划,并得到了不同状态下手指各关节力矩随时间变化的曲线图。研究表明,Shadow灵巧手能够很好的满足仿人中医按摩机器人的功能要求,可以作为按摩机器人手部的备选方案或设计参考。未来工作将以灵巧手在完成按摩手法时的运动学和动力学分析与仿真为重点。
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