| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第14-40页 |
| 1.1 课题的研究意义 | 第15-17页 |
| 1.2 仿生机器人研究现状 | 第17-20页 |
| 1.2.1 仿人机器人 | 第18-19页 |
| 1.2.2 仿生物机器人 | 第19-20页 |
| 1.3 柔性关节及柔性机械手研究现状 | 第20-32页 |
| 1.3.1 电机驱动柔性关节及其应用 | 第21-28页 |
| 1.3.2 流体驱动柔性关节及其应用 | 第28-32页 |
| 1.3.3 功能材料驱动柔性关节 | 第32页 |
| 1.4 气动人工肌肉的研究现状与分析 | 第32-37页 |
| 1.4.1 径向膨胀型气动人工肌肉 | 第33-34页 |
| 1.4.2 轴向膨胀型人工肌肉 | 第34页 |
| 1.4.3 三自由度微型柔性驱动器 | 第34-36页 |
| 1.4.4 回转型气动柔性驱动器 | 第36页 |
| 1.4.5 弯曲型人工肌肉 | 第36-37页 |
| 1.5 本文主要研究内容 | 第37-40页 |
| 第2章 伸长型气动人工肌肉的结构和力学性能研究 | 第40-75页 |
| 2.1 伸长型气动人工肌肉结构原理 | 第41-46页 |
| 2.1.1 气动人工肌肉的结构功能 | 第41-42页 |
| 2.1.2 人工肌肉轴向膨胀变形的工作机理 | 第42-43页 |
| 2.1.3 主要弹性元件的材料选择和弹性常数确定 | 第43-44页 |
| 2.1.4 肌肉工作截面几何非线性分析 | 第44-46页 |
| 2.2 气动人工肌肉力学性能理论研究 | 第46-60页 |
| 2.2.1 弹簧约束下橡胶管膨胀大变形非线性理论研究 | 第46-50页 |
| 2.2.2 人工肌肉轴向非线性变形静力学模型 | 第50-52页 |
| 2.2.3 人工肌肉抗弯刚度数学模型的建立 | 第52-54页 |
| 2.2.4 人工肌肉轴向变参数动力学模型的建立 | 第54-58页 |
| 2.2.5 内腔气压作用下人工肌肉的主动扭转变形 | 第58-59页 |
| 2.2.6 人工肌肉轴向驱动力特性 | 第59-60页 |
| 2.3 气动人工肌肉力学特性的实验研究 | 第60-68页 |
| 2.3.1 约束结构和气压对肌肉轴向变形的影响 | 第60-64页 |
| 2.3.2 外力矩对人工肌肉弯曲变形的影响 | 第64-65页 |
| 2.3.3 气压作用下人工肌肉的主动扭转实验 | 第65-67页 |
| 2.3.4 人工肌肉轴向驱动力特性实验 | 第67-68页 |
| 2.4 双体人工肌肉的研究 | 第68-72页 |
| 2.4.1 双体人工肌肉的结构特点 | 第68页 |
| 2.4.2 双环双向圆柱螺旋弹簧力学特性有限元分析 | 第68-72页 |
| 2.4.3 双体人工肌肉变形和力学特性 | 第72页 |
| 2.5 本章小结 | 第72-75页 |
| 第3章 双向主动弯曲气动柔性关节理论与实验研究 | 第75-102页 |
| 3.1 双向主动弯曲柔性关节结构原理 | 第75-79页 |
| 3.1.1 关节的结构柔性分析 | 第75-77页 |
| 3.1.2 柔性关节双向主动弯曲的工作原理 | 第77-78页 |
| 3.1.3 影响柔性关节工作范围的因素 | 第78-79页 |
| 3.2 双向弯曲柔性关节静力学模型的建立 | 第79-85页 |
| 3.2.1 并联肌肉柔性关节轴向组合变形数学模型 | 第79-80页 |
| 3.2.2 柔性关节主动弯曲变形理论研究 | 第80-83页 |
| 3.2.3 关节弯曲的几何约束条件 | 第83-85页 |
| 3.3 双向弯曲柔性关节动力学特性理论研究 | 第85-88页 |
| 3.3.1 关节轴向变参数动力学模型与固有频率 | 第85-86页 |
| 3.3.2 关节弯曲变参数动力学模型与固有频率变化区间 | 第86-88页 |
| 3.3.3 关节弯曲变形与轴向运动的动力学耦合 | 第88页 |
| 3.4 柔性关节轴向变形和弯曲变形实验探析 | 第88-96页 |
| 3.4.1 实验装置及实验方法 | 第89-90页 |
| 3.4.2 关节变形实验数据与理论曲线对比 | 第90-91页 |
| 3.4.3 关节结构对关节变形的影响实验 | 第91-94页 |
| 3.4.4 柔性关节弯曲变形与运动形态的综合实验 | 第94-96页 |
| 3.5 双向弯曲柔性关节运动状态的控制方法和动态实验 | 第96-100页 |
| 3.5.1 柔性关节电气控制系统原理 | 第96-97页 |
| 3.5.2 关节运动形态控制方法 | 第97-98页 |
| 3.5.3 柔性关节变形运动动态响应实验分析 | 第98-100页 |
| 3.5.4 关节驱动力控制 | 第100页 |
| 3.6 本章小结 | 第100-102页 |
| 第4章 五指柔性机械手结构原理与运动位姿控制 | 第102-126页 |
| 4.1 柔性机械手结构确立与功能研究 | 第102-107页 |
| 4.1.1 柔性机械手结构方案与功能对比 | 第102-105页 |
| 4.1.2 三关节柔性手指的结构特征 | 第105-106页 |
| 4.1.3 五指柔性机械手结构布局 | 第106-107页 |
| 4.2 影响机械手工作范围的几何因素分析 | 第107-111页 |
| 4.2.1 影响机械手抓取物体最大尺寸的因素 | 第107-109页 |
| 4.2.2 机械手抓取物体最小尺寸的影响因素 | 第109-111页 |
| 4.3 柔性机械手抓取和手指位姿理论研究 | 第111-117页 |
| 4.3.1 手指和关节正屈时位姿数学模型建立 | 第112-114页 |
| 4.3.2 柔性关节反伸变形时齐次坐标变换矩阵 | 第114页 |
| 4.3.3 柔性关节横向内收变形时齐次坐标变换矩阵 | 第114-115页 |
| 4.3.4 柔性关节外展变形时齐次坐标变换矩阵 | 第115-116页 |
| 4.3.5 机械手手指特征点坐标计算方法 | 第116-117页 |
| 4.4 五指柔性机械手运动位姿仿真 | 第117-120页 |
| 4.4.1 正屈抓取机械手运动位姿 | 第117-118页 |
| 4.4.2 手指反伸位姿仿真 | 第118-119页 |
| 4.4.3 两指横摆夹持机械手位姿仿真 | 第119-120页 |
| 4.4.4 四指横摆夹持位姿特征 | 第120页 |
| 4.5 柔性机械手位姿实验和抓取实物分析 | 第120-124页 |
| 4.5.1 双关节手指位姿实验 | 第120-121页 |
| 4.5.2 三关节手指位姿实验 | 第121-122页 |
| 4.5.3 五指柔性机械手位姿实验研究 | 第122-124页 |
| 4.5.4 柔性机械手抓取实物实验 | 第124页 |
| 4.6 本章小结 | 第124-126页 |
| 第5章 柔性机械手抓取能力实验研究与控制系统结构 | 第126-158页 |
| 5.1 柔性手指弯曲夹持能力与动态实验 | 第126-138页 |
| 5.1.1 单关节手指弯曲夹持力实验 | 第127-131页 |
| 5.1.2 关节手指夹持物体受力分析 | 第131-133页 |
| 5.1.3 三关节手指夹持力实验研究 | 第133-135页 |
| 5.1.4 手指弯曲夹持力动态实验与控制方法对比 | 第135-138页 |
| 5.2 指柔性机械手抓取模式与控制要求 | 第138-143页 |
| 5.2.1 通过手指正屈抓取物体 | 第139-140页 |
| 5.2.2 利用手指反伸实现操作 | 第140-141页 |
| 5.2.3 通过手指横摆夹持物体 | 第141-142页 |
| 5.2.4 手指弯摆复合实现操作 | 第142-143页 |
| 5.3 柔性机械手气压控制系统 | 第143-148页 |
| 5.3.1 机械手气压控制系统原理 | 第144-146页 |
| 5.3.2 气压控制系统组成 | 第146页 |
| 5.3.3 抓取功能控制要求与气压系统控制方案 | 第146-148页 |
| 5.4 五指柔性机械手电气控制系统 | 第148-157页 |
| 5.4.1 电气控制系统原理 | 第148-149页 |
| 5.4.2 控制系统硬件 | 第149-153页 |
| 5.4.3 机械手控制策略 | 第153页 |
| 5.4.4 控制系统软件结构 | 第153-157页 |
| 5.5 本章小结 | 第157-158页 |
| 第6章 结论 | 第158-162页 |
| 参考文献 | 第162-170页 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及参与的主要科研项目 | 第170-172页 |
| 致谢 | 第172页 |
