【摘 要】
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变胞多指灵巧手是采用球面五连杆机构作为手掌的一种新型多指灵巧手,通过将可重构变胞机构运用到机械灵巧手的手掌部分,以增加手掌额外自由度的方式拓展了机械灵巧手的工作空
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变胞多指灵巧手是采用球面五连杆机构作为手掌的一种新型多指灵巧手,通过将可重构变胞机构运用到机械灵巧手的手掌部分,以增加手掌额外自由度的方式拓展了机械灵巧手的工作空间与抓持灵活性。本文主要的研究内容是建立一套基于变胞手掌参与程度的预抓持手型分类方法,以空间虚拟曲面作为人手抓持手型信息传递媒介,实现从人手抓持手型到变胞多指灵巧手抓持手型的姿态映射过程,具体内容如下:(1)以变胞三指灵巧手和变胞四指天王手作为分析研究对象,通过对人手抓持过程的细化分类,着重探讨了变胞多指灵巧手的预抓持过程。针对变胞多指灵巧手的手掌结构特点,以目标待抓持物体与变胞多指灵巧手接触点以及变胞手掌的参与程度作为主要参考,建立了一套简洁的抓持手型分类描述方法。(2)提出了一种以姿态映射为核心的抓持手型映射方法,以空间虚拟球面作为描述人手抓持手型的信息传递媒介,分别针对变胞三指灵巧手和变胞四指天王手这两个具体的对象,建立了从人手抓持手型到变胞多指灵巧手抓持手型的姿态映射模型,并使用参数化的指标对抓持手型姿态映射结果进行了有效评价。(3)基于本课题所提出的抓持手型映射方法,以变胞四指天王手作为执行操作对象,实现了实验室条件下人手对变胞多指灵巧手的实时控制,并从抓持手型映射结果的仿人性角度对结果进行了评价。此外,为了充分拓展变胞多指灵巧手的工作应用场景,本文初步分析了对变胞多指灵巧手进行抓持训练的可能性,并初步建立了基于人手抓持手型训练集的抓持学习机制,探讨了基于人手抓持手型训练集以及回归分析方法的参数指标。本文创新性的应用空间虚拟球面作为姿态映射方法的核心,分析了变胞多指灵巧手的抓持手型的姿态映射过程,建立了整个映射过程的数学模型并应用试验的方法对映射结果进行了有效的评价。
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