[发明专利]一种多指灵巧手的手指位置布置方法有效
申请号: | 201711401955.8 | 申请日: | 2017-12-21 |
公开(公告)号: | CN108108560B | 公开(公告)日: | 2021-09-07 |
发明(设计)人: | 杜宇;李泳耀 | 申请(专利权)人: | 大连大华中天科技有限公司 |
主分类号: | G06F30/17 | 分类号: | G06F30/17;G06F111/06 |
代理公司: | 辽宁鸿文知识产权代理有限公司 21102 | 代理人: | 杨植 |
地址: | 116024 辽宁省大连市*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 灵巧 手指 位置 布置 方法 | ||
1.一种多指灵巧手的手指位置布置方法,其特征在于,所述的手指位置布置方法中仅涉及手指“张开闭合”的运动方式,具有三个自由度,且每个手指的结构完全相同;具体步骤如下:
第一步:确定具有相对运动的两手指的最优位置;
步骤1:建立具有相对运动的两手指“恰好”完全包络抓取圆柱物体的平面简图,两手指于手掌平面上的垂直距离为L,圆柱物体的直径为D;所述的“‘恰好’完全包络抓取圆柱物体的平面简图”的含义是:两手指的指尖重合下所能包络的最大内切圆;具有相对运动的两手指可位于同一平面,亦可不在同一平面;
步骤2:分析平面简图中各参数间存在的几何关系,建立关于L和D的隐函数关系f(L,D)=0,其实现过程为;
步骤2.1:手指的上、中、下三个指节长度顺次为L1、L2、L3,每个指节与内切圆相切的切点与指节两端点的距离分别为l′1、l″1、l′2、l″2、l′3、l″3,每段距离所对应的内切圆的夹角分别为θ′1、θ″1、θ′4、θ″2、θ′3、θ″3;L与内切圆相切的切点与L3位于手掌上的端点的距离为l′4,l′4所对应的内切圆的夹角为θ′4;
首先找出各距离参数间存在的几何关系,如下:l″1=l′2;l″2=l′3;l″3=l′4;
根据该几何关系,得到:
步骤2.2:找出各角度间存在的几何关系,如下:θ″1=θ′2;θ″2=θ′3;θ″3=θ′4;
根据该几何关系,得到:π=θ′1+2θ′2+2θ′3+2θ′4;
同时又存在如下几何关系:
步骤2.3:将步骤2.1和2.2中各式带入π=θ′1+2θ′2+2θ′3+2θ′4中,得到:
令A=2L1-2L2+2L3,B=2L2-2L3,C=2L3,通过求解反三角函数,化简得到:
其中,L1、L2、L3为已知的指节长度,即建立起关于L和D的隐函数f(L,D)=0;
步骤3:求解隐函数f(L,D)=0的极值,选取各极值点中存在的最大值D,最大值D所对应的L即为两手指间相对布置的最优距离;
第二步,确定其他手指相对于第一步中手指的最优位置
步骤1:对于一个手指布置方式确定的多指灵巧手,记垂直于L方向且位于同一侧的两相邻手指,即两手指具有相同方向的“张开闭合”运动,间距离为L′,垂直于L方向的各手指宽度为L〞;
步骤2:根据各手指位置布置方式的不同,L′有两种取值方式,①L′=L″+M,②L′=2(L″+M),M取2~5mm;其中,L′=2(L″+M)适用于手指呈等腰三角形方式布置的三指灵巧手;
至此,确定仿人多指灵巧手各手指的位置。
2.根据权利要求1所述的一种多指灵巧手的手指位置布置方法,其特征在于,所述的手指位置布置方法还适用于两指节的手指结构,取L1=0。
3.根据权利要求1或2所述的一种多指灵巧手的手指位置布置方法,其特征在于,所述的手指位置布置方法适用于二手指、三手指、四手指、五手指灵巧手,灵巧手的各手指结构完全相同;对于二指灵巧手,只需计算“第一步”即可。
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