基于抓持矩阵的二指多关节手抓持规划和丝传动设计

来源：机械工程学报杂志2015年第1期北京时间：

作者：马学思, 戴建生

单位：1. 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 天津 300072；2. 伦敦大学国王学院自然与机械工程系 伦敦 WC2R 2LS 英国

摘要：二指手的欠驱动手指，能够模仿人的拇指和中指，实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体，利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指，从而实现两个手指对于物体的抓持，并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法，建立二指多关节手对物体有摩擦接触的抓持模型，并将抓持矩阵逐步向外扩展到手指的各个关节处，进而建立扩展抓持矩阵。利用接触点处抓持矩阵确定了一类平面物体抓持规划中接触点的位置应该满足的条件，并在最小力的原则下计算物体在不同的位姿下抓持力的大小。利用上述规划的接触点进行运动学反解，进而从联动关节处的抓持矩阵提取出欠驱动手指两个耦合关节力矩信息，得出丝传动的半径设计和反向弹簧设计的原则。利用扩展抓持矩阵求得力矩分量并用之验证此法与常规求法求得的力矩是等效的，从而验证此方法的正确性并对丝传动进行位置与力的计算。

关键词：扩展抓持矩阵,欠驱动手指,丝传动,抓持规划；

基金资助：国家自然科学基金(51175366)和天津市科技计划(12JCZDJC27700)资助项目