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机械手手指限位机构的设计及零件有限元分析

[摘要]： 近年来，随着新兴的交叉学科不断涌现，以及科技水平的不断进步，众多领域，对机器人技术的应用提出了更高的要求。本综述对国内外的几个研究进行讨论：机械手最主要的功能是实现抓握，可帮助残障人士再次获取抓握能力、工业生产中替代人工；其驱动动力主要源于电机驱动，有的源于液压驱动；根据设计结构的优良，自由度各不相同，自由度较小者灵活性欠缺；所用材料在满足强度等性能要求后，应当尽可能的减轻重量，避免负担过大。

关键词：机械手，有限元仿真，运动学分析

1、前言

抓取是工业、服务等类型机器人完成任务的一项基本技能^[1]。今天，机械行业迅速发展、人工智能技术日渐推广，机器人在工业生产中应用日益广泛，应用范围逐渐扩大。在机器人设计中，机械手爪是一个重要部件，其运行状态将影响生产效率及稳定性。机器人手爪与人手具有相同功能，主要用于持握工件或产品，因而机械手爪是影响机器人生产效率及质量的重要零部件。利用机械手爪，不仅可主动感知工作信号，还可执行工作信号。机械手爪设计、制作中使用了大量智能化、感知元器件，机械手爪涉及与研究中涉及自动化控制、传感器设置、计算机程序、机械结构学等多个学科^[2]。有关机械手抓握的几个定义：

1）抓取构形是指当机械手的手指与物体表面接触时，手指在机械手的构形空间中的位置，并且手指接触位置满足诸如形封闭、力封闭等准则。

2）包笼是一种抓取构形，处于包笼中的物体不能通过平移或旋转等运动逃离手指围成的区域。包笼抓取集合是指一组确保物体始终被机械手包笼住的抓取构形集合。

3）形封闭是一种完全约束住物体运动的抓取构形，即，无论接触力大小，被抓取的物体都能抵抗任何外部干扰。在已知物体几何信息的情况下，满足形封闭属性的机械手抓取方法，着重于搜索能够约束物体任何可能运动的接触点^[1]。