基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式的研究

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为了应对工业生产以及制造业领域的飞速发展,在过去的半个世纪里,灵巧手装置作为自动化设备末端操作机构中最为关键的一部分,其工作的准确度、效率和安全性一直是各领域科研人员研究的重点。其中,为了避免灵巧手在抓取精密、易碎物件时因指面压力过大而导致物件损伤,或因指面压力过小而导致物件脱落,针对灵巧手装置指面压力的预测和控制是当前需要解决的主要问题。目前灵巧手指面压力的控制方法主要集中在基于外置力传感器与触觉传感器的力反馈信息来进行控制。为了避免外置力传感器与触觉传感器造成的机械结构变动以及设计复杂度提升,本论文提出了一种基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式,通过该模式可实现基于驱动电机电流信号的灵巧手指面压力控制,从而可以摆脱外置力传感器与触觉传感器的限制,为灵巧手指面压力的控制提供了一种新思路。本论文对基于电流参数的灵巧手指面压力控制模式进行研究。通过对选题的背景与意义进行阐述,在分析了国内外灵巧手研究现状的同时也总结了灵巧手指面压力控制方面的技术特点,并对本论文所研究的灵巧手本体结构方案提出了要求,在此基础上完成了灵巧手装置的构建。为了建立灵巧手指面压力与驱动电机电流间的关系,在完成灵巧手装置构建的基础上,通过在灵巧手中指远指节处布置力传感器,以及在中指对应的驱动电机电枢回路处布置电流传感器,并搭建信号采集实验平台,实现了对指面压力信号与驱动电机电流信号的采集。完成基于Savitzky-Golay滤波与最小二乘法曲线拟合的灵巧手指面压力与驱动电机电流关系的建模,得到指面压力与驱动电机电流间的数学模型为3阶多项式关系,并通过加载测试对所建立的关系曲线进行验证。利用所得的指面压力与驱动电机电流间的关系模型,设计基于电流参数的灵巧手指面压力控制系统,对系统的硬件设计和软件设计提出要求。在完成硬件设计的基础上对指面压力控制系统的软件部分进行编写,之后对系统进行组装,最终完成基于电流参数的灵巧手指面压力控制实验,实验结果达到预期要求,说明所设计的控制系统能够实现基于电流参数的灵巧手指面压力控制。
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