氣動(dòng)軟體機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用

目錄
《21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)叢書(shū)》序
序
前言
第1章 軟體機(jī)器人發(fā)展與應(yīng)用概況 1
1.1 軟體機(jī)器人發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 1
1.2 軟體機(jī)器人分類 6
1.2.1 氣壓驅(qū)動(dòng)軟體機(jī)器人 6
1.2.2 智能材料軟體機(jī)器人 10
1.3 軟體機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域 13
1.3.1 仿生機(jī)器人 13
1.3.2 抓持末端執(zhí)行器 15
1.3.3 醫(yī)療手術(shù)、康復(fù)機(jī)器人 16
1.4 軟體機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù) 18
1.4.1 智能材料 18
1.4.2 驅(qū)動(dòng)技術(shù) 18
1.4.3 制造技術(shù) 19
1.4.4 傳感技術(shù) 19
1.4.5 建模與控制技術(shù) 20
1.5 氣動(dòng)軟體機(jī)器人發(fā)展及應(yīng)用 20
1.6 本書(shū)主要內(nèi)容 24
第2章 氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器構(gòu)型設(shè)計(jì) 26
2.1 引言 26
2.2 形約束型驅(qū)動(dòng)器 26
2.3 纖維約束型驅(qū)動(dòng)器 31
2.4 織網(wǎng)約束型驅(qū)動(dòng)器 33
2.5 顆粒增強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)器 34
2.6 氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器 36
2.6.1 氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)原理 37
2.6.2 氣動(dòng)柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)原理 37
2.6.3 氣動(dòng)柔性擺動(dòng)關(guān)節(jié) 38
2.7 本章小結(jié) 39
第3章 氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器建模與仿真 40
3.1 引言 40
3.2 氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器及其模型 40
3.2.1 氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器模型 40
3.2.2 氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)模型 42
3.2.3 氣動(dòng)柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模型 45
3.2.4 氣動(dòng)柔性擺動(dòng)關(guān)節(jié)模型 47
3.3 典型驅(qū)動(dòng)器模型仿真分析 49
3.3.1 恒輸出力特性 49
3.3.2 恒壓特性 50
3.3.3 恒長(zhǎng)特性 51
3.4 氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器試驗(yàn)與分析 52
3.5 本章小結(jié) 55
第4章 氣動(dòng)軟體末端執(zhí)行器 56
4.1 引言 56
4.2 脆嫩目標(biāo)的物理特性分析 56
4.2.1 黃瓜抓持特性 56
4.2.2 蘋(píng)果抓持特性 60
4.3 果實(shí)采摘末端執(zhí)行器 64
4.3.1 球形果實(shí)采摘末端執(zhí)行器 64
4.3.2 長(zhǎng)形果實(shí)采摘末端執(zhí)行器 71
4.4 本章小結(jié) 75
第5章 氣動(dòng)柔性手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器 76
5.1 引言 76
5.2 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器發(fā)展現(xiàn)狀分析 76
5.2.1 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的社會(huì)需求 76
5.2.2 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器研發(fā)現(xiàn)狀 77
5.3 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 80
5.3.1 手指基本結(jié)構(gòu) 80
5.3.2 布局方案和整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 80
5.4 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器控制系統(tǒng) 82
5.4.1 肌電信號(hào)采集與預(yù)處理 83
5.4.2 基于肌電信號(hào)的手指動(dòng)作識(shí)別算法 90
5.4.3 手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器運(yùn)動(dòng)控制 94
5.5 氣動(dòng)柔性手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器試驗(yàn)與效果評(píng)價(jià) 99
5.5.1 氣動(dòng)柔性手部運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)器試驗(yàn)平臺(tái) 99
5.5.2 軟件實(shí)現(xiàn) 101
5.5.3 系統(tǒng)試驗(yàn)效果評(píng)價(jià) 102
5.6 本章小結(jié) 107
第6章 氣動(dòng)剛?cè)狁詈隙嘀胳`巧手設(shè)計(jì) 108
6.1 引言 108
6.2 多指靈巧手發(fā)展現(xiàn)狀分析 108
6.3 ZJUT多指靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 116
6.3.1 手指本體結(jié)構(gòu) 116
6.3.2 總體布局方案 117
6.3.3 ZJUT多指靈巧手本體結(jié)構(gòu) 117
6.4 ZJUT多指靈巧手本體結(jié)構(gòu)和抓持仿真驗(yàn)證 119
6.5 ZJUT多指靈巧手傳感系統(tǒng) 120
6.6 本章小結(jié) 122
第7章 氣動(dòng)剛?cè)狁詈鲜种高\(yùn)動(dòng)學(xué)及位置控制 123
7.1 引言 123
7.2 ZJUT多指靈巧手的正運(yùn)動(dòng)學(xué) 123
7.2.1 手指正運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 123
7.2.2 手指正運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 125
7.3 手指的逆運(yùn)動(dòng)學(xué) 126
7.3.1 手指的工作空間分析 126
7.3.2 手指的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解分析 127
7.3.3 基于自適應(yīng)遺傳算法的手指逆運(yùn)動(dòng)求解 128
7.4 手指的位置控制 132
7.4.1 手指位置控制原理 132
7.4.2 手指位置跟蹤試驗(yàn) 133
7.5 ZJUT多指靈巧手的位置控制 135
7.5.1 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的手指控制原理 135
7.5.2 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的多指靈巧手位置控制試驗(yàn) 136
7.6 本章小結(jié) 138
第8章 ZJUT多指靈巧手輸出力控制 139
8.1 引言 139
8.2 手指靜力輸出求解 139
8.2.1 手指靜力學(xué)模型 139
8.2.2 手指靜力半閉環(huán)跟蹤試驗(yàn) 141
8.3 ZJUT多指靈巧手的被動(dòng)柔順性 143
8.4 指尖力模糊自適應(yīng)跟蹤控制策略 144
8.4.1 模糊控制基本原理 144
8.4.2 手指與環(huán)境接觸模型 146
8.4.3 指尖力自適應(yīng)跟蹤控制算法 146
8.4.4 參考位置補(bǔ)償算子模糊自整定 147
8.4.5 指尖力模糊自適應(yīng)跟蹤控制器設(shè)計(jì) 148
8.4.6 指尖力模糊自適應(yīng)跟蹤試驗(yàn) 149
8.5 本章小結(jié) 150
第9章 ZJUT多指靈巧手抓持規(guī)劃 152
9.1 引言 152
9.2 最佳手掌抓持姿態(tài) 152
9.3 抓持模型構(gòu)建方法 153
9.3.1 超橢圓方程 153
9.3.2 抓持模型構(gòu)建方法 155
9.4 基于ANFIS的抓持模型辨識(shí) 156
9.4.1 ANFIS及通用結(jié)構(gòu) 156
9.4.2 目標(biāo)物體模型的規(guī)則化等價(jià) 158
9.4.3 基于ANFIS抓持模型的重構(gòu) 159
9.4.4 抓持模型的仿真驗(yàn)證 160
9.5 多指靈巧手的抓持規(guī)劃 162
9.5.1 抓持的基本力學(xué)方程 162
9.5.2 基于線性約束梯度流的抓持力優(yōu)化方法 164
9.6 ZJUT多指靈巧手抓持規(guī)劃試驗(yàn) 166
9.6.1 試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 166
9.6.2 試驗(yàn)與分析 167
9.7 本章小結(jié) 170
第10章 氣動(dòng)軟體機(jī)械臂 171
10.1 引言 171
10.2 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特性分析 171
10.2.1 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 171
10.2.2 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的工作原理 172
10.3 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的制作 173
10.3.1 硅膠管的內(nèi)徑設(shè)計(jì) 173
10.3.2 硅膠管的壁厚設(shè)計(jì) 174
10.3.3 硅膠管的制作 176
10.3.4 管外新型波紋編織套管的結(jié)構(gòu) 177
10.3.5 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器組裝 179
10.4 長(zhǎng)行程氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型及仿真 179
10.5 多腔氣動(dòng)球關(guān)節(jié)的約束和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 186
10.5.1 氣動(dòng)球關(guān)節(jié)約束原理 187
10.5.2 氣動(dòng)球關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 188
10.5.3 氣動(dòng)球關(guān)節(jié)模塊運(yùn)動(dòng)建模 190
10.6 多節(jié)串聯(lián)的氣動(dòng)軟體機(jī)械臂 193
10.7 軟體機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 197
10.8 軟體機(jī)械臂性能測(cè)試試驗(yàn) 199
10.8.1 軟體機(jī)械臂彎曲試驗(yàn) 199
10.8.2 軟體機(jī)械臂抓持試驗(yàn) 200
10.9 本章小結(jié) 202
參考文獻(xiàn) 203