[发明专利]一种仿人多指灵巧手的拇指参数优化方法

说明书

技术领域

本发明属于仿人多指灵巧手的参数优化技术领域，提供一种仿人多指灵巧手的拇指位置与尺寸参数的优化方法。

背景技术

仿生机器人是仿生学与机器人基于实际应用需求结合的产物，是智能机器人发展的一个重要分支，特指能够模拟生物特性、实现生物各种功能的机器人，其热门的研究内容之一是仿人多指灵巧手。随着智能机器人技术的快速发展，机器人的应用领域越来越广，作业形式和内容也日益复杂，因此对机器人末端执行器提出了更高的要求，仿人多指灵巧手的研究应运而生，得到各国学者的重视。手是人体的重要组成部分，具有多个自由度和丰富的感知能力，可以完成各种精细和复杂的操作，进行仿人多指灵巧手研究的目的即是要基于人手的原理结构，最大程度上模拟人手功能。

经过近半个世纪的发展，仿人多指灵巧手技术获得长足的进步，一大批多指灵巧手被研制出来，如KINOVA、ROBOTIQ等研制的二指灵巧手，Okada、Stanford/JPL、BUAA-Ⅲ、Barrett等三指灵巧手，Utah/MIT、DLR-Ⅰ、DLR-Ⅱ等四指灵巧手，NASA Robonaut、DLR/HITⅡ、Gifu Ⅲ、Shadow等五指灵巧手。基于仿人手的思想，大部分的多指灵巧手特别设计了拇指的结构和位置，以最大程度实现人类手的功能和灵活性。

对于仿人多指灵巧手，其拇指的位置和结构尺寸参数与包络抓取物体的范围有密切关系，存在一个最优的拇指位置和结构尺寸参数，使得在同样条件下，灵巧手能够抓取最大的物体尺寸。但研究学者大都集中在灵巧手抓取灵活性、多样性的研究上(通过设计拇指的结构及自由度数来实现)，鲜有对拇指的参数与包络抓取物体范围的关系进行研究。针对该问题，为获得最优的灵巧手包络抓取物体的尺寸，提供一种仿人多指灵巧手的拇指位置与尺寸参数的优化方法。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种仿人多指灵巧手的拇指位置与尺寸参数的优化方法。在仿人多指灵巧手的设计过程中，基于本发明设计的拇指结构及布置方式能够实现最优的灵巧手包络抓取物体尺寸。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种仿人多指灵巧手的拇指参数优化方法，该方法中所述的“手指”均不包括拇指，所述仿人多指灵巧手的拇指与其中一手指(所述“手指”均不包括拇指，下同)可运动至同一抓取平面，每个手指具有三个指节，每个手指分别与对应的手掌上的掌骨一端相连，拇指的两个指节从指尖开始依次为：第一指节、第二指节，拇指的第二指节一端(远离第一指节端)与“可运动至同一抓取平面”的手指对应的手掌上的掌骨的另一端相连，拇指此段不具有“张开闭合”的自由度，掌骨不具有自由度；所述的拇指参数优化方法涉及到拇指第一、第二指节的“张开闭合”自由度，以及与拇指“可运动至同一抓取平面”手指的三个指节的“张开闭合”自由度，具体步骤如下：