[发明专利]一种多指灵巧手的手指位置布置方法

摘要

一种多指灵巧手的手指位置布置方法属于仿人多指灵巧手的结构参数优化技术领域，涉及的手指具有三个自由度，且每个手指的结构完全相同，步骤为：首先，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；其次，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，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；最后，确定其他手指相对于第一步中手指的最优位置。本发明在手指具有相同结构尺寸的条件下，使得灵巧手能获得最大的包络抓取物体尺寸，提高灵巧手的应用范围。

主权项

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′2、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： π = arctan 2 L 1 - 2 L 2 + 2 L 3 - L D + 2 arctan 2 L 2 - 2 L 3 + L D + 2 arctan 2 L 3 - L D + 2 arctan L D ; ]]>令A＝2L1-2L2+2L3，B＝2L2-2L3，C＝2L3，通过求解反三角函数，化简得到： f ( L , D ) = - A - L D + 2 k 2 k 1