欠驱动机械手指及手指末端轨迹预测方法技术

本发明专利技术提供一种欠驱动机械手指及手指末端轨迹预测方法。实现了键绳转动与欠驱动转动结合的效果，能够模仿人手进行抓取，具备自适应能力，整个手指结构简单，制造加工成本低，利用键绳传递扭矩及功率，能量利用率高，通过简单的控制方法就能够很好的达到对物体的包络抓取，基于本发明专利技术欠驱动机械手指的轨迹预测方法计算效率更高、预测更加准确、降低误报率、提高灵敏度。

Prediction Method of Track of Underactuated Mechanical Finger and Finger End

The invention provides a method for predicting the trajectory of an underactuated mechanical finger and the end of the finger. The combined effect of keyrope rotation and under-actuated rotation is realized, which can imitate human hand to grasp, has self-adaptive ability, simple finger structure, low manufacturing cost, high energy utilization rate by using keyrope to transfer torque and power, and the envelope grasping of object can be achieved very well by simple control method. The trajectory pre-tracking of under-actuated mechanical finger based on the present invention is realized. The measurement method has higher calculation efficiency, more accurate prediction, lower false alarm rate and higher sensitivity.

【技术实现步骤摘要】
欠驱动机械手指及手指末端轨迹预测方法
本专利技术属于机械手
，尤其涉及一种欠驱动机械手指及手指末端轨迹预测方法。
技术介绍
欠驱动是指独立控制变量个数小于自由度个数，在节约能量、降低造价、减轻重量、增强系统灵活度等方面都较完全驱动优越。欠驱动系统结构简单，便于进行整体的动力学分析和试验。同时由于欠驱动系统的高度非线性、参数摄动、多目标控制要求及控制量受限等原因，欠驱动系统又足够复杂，便于研究和验证各种算法的有效性。当机器人缺乏执行任务所需的必要信息时需要考虑机器人的不确定性，按性质可将机器人系统的不确定性因素分为三类：参数不确定性因素，即原理模型参数的不确定性，如D-H参数、传感器函数等；非参数不确定性因素，即原理模型不能描述或忽略的系统特性，如高阶震动模态，机械系统回差等；随机不确定性因素，如测量系统的重复测量误差，驱动器重复定位误差等。除此之外，目前的欠驱动机械手指需安装大量的传感器，以获取欠驱动机械手指的抓取状态，例如需要关节转角信号进行轨迹预测，但是关节转角信号不稳定且重复性差。而且基于目前的欠驱动机械手指的轨迹预测大多集中在对移动对象空间位置分析，从而预测移动对象下一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.欠驱动机械手指，其特征在于，包括：键绳，顺次轴连接的近指节、中指节、远指节，以及对各个指节进行可变约束的伸缩杆组；所述键绳一端与手指的指尖连接，另一端依次绕过手指的三个关节轴后与电机的驱动轴连接；所述近指节、中指节及远指节的工作面设置压力传感器。

【技术特征摘要】
1.欠驱动机械手指，其特征在于，包括：键绳，顺次轴连接的近指节、中指节、远指节，以及对各个指节进行可变约束的伸缩杆组；所述键绳一端与手指的指尖连接，另一端依次绕过手指的三个关节轴后与电机的驱动轴连接；所述近指节、中指节及远指节的工作面设置压力传感器。2.根据权利要求1所述的欠驱动机械手指，其特征在于，所述伸缩杆组包括：第一伸缩杆、第二伸缩杆及第三伸缩杆；所述第一伸缩杆一端与欠驱动机械手手掌铰接，另一端与所述近指节的工作面铰接；所述第二伸缩杆一端与所述近指节的工作面铰接，另一端与所述中指节的工作面铰接；所述第三伸缩杆一端与所述中指节的工作面铰接，另一端与所述远指节的工作面铰接。3.根据权利要求2所述的欠驱动机械手指，其特征在于，所述伸缩杆组内的各个伸缩杆均由管套、动作管及弹簧组成；所述动作管一端伸入所述管套的空腔内且经由所述弹簧与所述管套的空腔的腔底连接。4.根据权利要求1或3所述的欠驱动机械手指，其特征在于，所述近指节与所述中指节上设置引导轮，所述远指节上设置固定端子，所述电机的驱动轴上设置缠绕轮；所述键绳的一端与所述固定端子连接，另一端交叉穿过所述引导轮及手指的三个关节轴后缠绕在所述缠绕轮上。5.根据权利要求4所述的欠驱动机械手指，其特征在于，还包括：设置在欠驱动机械手手掌上的连接套，所述电机设置在所述连接套上，所述连接套上设置导向轮，所述键绳的一端与所述固定端子连接，另一端交叉穿过所述引导轮及手指的三个关节轴后再经由所述导向轮两次导向后缠绕在所述缠绕轮上。6.手指末端轨迹预测方法，其特征在于，包括：建立基于高斯过程回归的末端轨迹预测模型；获取欠驱动机械手指的压力传感器所采集的压力数据以及电机的电流值，将所述压力数据及电流值作为所述末端轨迹预测模型的输入值，求解最优解以获得欠驱动机械手指的各个指节的角度值；其中，所述欠驱动机械手指包括：键绳，顺次轴连接的近指节、中指节、远指节，以及对各个指节进行可变约束的伸缩杆组，所述键绳一端与手指的指尖连接，另一端依次绕过手指的三个关节轴后与所述电机的驱动轴连接，所述近指节、中指节及远指节的工作面设置压力传感器。7.根据权利要求6所述的手指末端轨迹预测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵锦芝，王诗兆，肖进，姜爱冰，刘程浩，刘远韬，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32