针对欠驱动仿生手精细操作性能差、触觉感知能力不足等问题,通过电磁换向及皮带传动的驱动方式,设计出一种新型双向全驱动仿生手。采用单个电机驱动方式,实现了对5指仿生手15个手指关节正反双向独立驱动,并加工制作了实验样机。通过采用单路电流与多路角度传感器的联合使用,实现了对手指关节角度的准确控制;同时,通过对角度传感器与驱动电流进行数据采集和匹配处理,建立了电流幅值变化与关节力、电流变化率与软硬度的数学模型,丰富了仿生手触觉感知能力。搭建平台对仿生手的抓取能力进行了测试,结果表明,在电流与角度传感器配合使用下,仿生手具有良好的抓取特性;其双向独立驱动模式提升了仿生手的抓取效率。

针对现阶段气袋式触觉反馈装置难以准确呈现交互效果及同时表征触觉力和触觉面积的问题,开展了气动触觉单元的静态特征和动态特征研究。依据气动触觉单元的几何约束条件建立了静态压力分布模型,类比电路电容放电模型构建了动态压力响应模型。制作了3种规格的气袋触觉单元并进行了特征实验测试,结果表明,静态压力分布模型的拟合触觉面积误差为6.94%,中型气袋(14.4mm×9.4mm)及以下规格的气动单元响应时间在0.5s以内。采用中型气袋搭建了躯干触觉反馈系统,并进行了触觉感知实验,通过调节充气限制高度以表征不同的触觉面积,通过改变气袋气压大小以表征不同的触觉力。实验结果表明,被试者对其产生的触觉面积和触觉力感知识别率分别为87.25%和89.67%。气袋式触觉反馈单元特性研究为触觉反馈装置的设计参数选择提供了依据,可以使脑卒中患者在...

以往气动机械手最优轨迹规划系统受到条件约束影响，导致轨迹规划效果较差，为了避免以往系统带来的弊端，提出了基于触觉感知的最优轨迹规划系统设计。分析机械手硬件结构，使用压阻式薄膜传感器安装在气动机械手内侧，根据传感器在各个节点之间的能源转换，设计压力采集电路，使传感器与机械手的主要工作模块接口相连接，进行压力信号采集。在TB6600型号驱动器的抗高频干扰步进电机支持下，完成规划录入与编辑模块设计。采用触觉感知技术，计算传感器阻值与压力值，在串口通信条件支持下，向STM32单片机内部发送指令，由此规划最优轨迹，通过关节轨迹位置运动条件，确定最优轨迹规划实现方案。通过实验对比结果可知，该系统最高规划效率可达到96%，为机械设备高效率运行奠定基础。