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（图纸） 装配图.dwg

手指相致的三个迂回关节组成。

和人手的手指样，灵巧手主手的每个手指的长度也各不相同，各连接的长度可以通过改变连接螺杆的位置来调整。

此外，为了弥补宽度的不足，连接的各个部分是重复交替的，如图.所示图.三个关节可调节的连接灵巧手主手手指关节的弯曲运动是通过操作者手指关节的自然弯曲运动以及电机和绕线滚筒上绳索的拉力实现的。

操作电机必须离手指远点，不然会使机制变得更大更重。

因此，我们使用如下图所示的绕线机制图.驱动由绳的拉力提供如图.所示，根绳通过在扇形齿轮中心轴上固定在两个链接之间的滑轮，由个电机拉动其使手指弯曲，由于绳子不可以产生反方向的力，因此我们使用个压缩弹簧使其在主手手指弯曲时被压缩，从而产生个反方向的弹力，弯曲后由电机绕线滚筒上的绳索和弹簧产生的力是对力作用方向相反的力，保持了手指的受力平衡，使其保持我们所需的弯曲状态。

如图所示图.内置压缩弹簧如图.所示，由于每个关节只由个电机驱动，故个电机驱动的三根绳作用于个手指上。

三个迂回关节是连接在起的，每个的速率由滚筒的速率决定。

图.由个滚筒拉动所有绳产生驱动的主手手指主手手指弯曲时产生的最大阻力大约为牛顿。

主手手指弯曲时近似的最大速度和加速度分别为表所示的内容。

表主手手指近似的最大速度和加速度伸直弯曲关节最大角速度远端关节中端关节近端关节关节最大角加速度远端关节中端关节近端关节指尖最大速度指尖最大加速度由初步的实验得出，人手手指指尖最大的速度和加速度分别为.米秒和米秒。

主手有足够的能力在没有接触的情况下跟随操作者手自然的运动。

第四章灵巧手的控制.计算扭矩的模型首先，我们推断迂回关节扭矩和绳的拉力之间的关系，下图表示出了所有参数图.绳的拉力和关节扭矩在迂回关节的关系绳的延伸和关节角位移之间的关系为当电机角位移从变化到时，绳的延伸力为，关节的扭矩为，由压缩弹簧取代的力，分别为和。

因此，绳的张力和关节的扭矩之间保持如下的能量守恒定律，.从式得出绳的张力为式中等号右边后两部分是由压缩弹簧作用产生的，因此我们可以忽略它们，从而式可以写成等式表明，绳的拉力和关节的扭矩呈线性关系和关节角位移没有关系，也就是说，用绳驱动的方法是控制扭矩简单而且有效的。

像上述简略的等式中我们忽略了压缩弹簧的作用样，在后文中对于压缩弹簧的作用，我们都忽略不及。

像我们的主手那样，许多迂回关节被连接在起时，所有绳拉力的总和就是关节的扭矩。

连接根部关节的绳受到的拉力很大，因此，我们把它分配到其他几个绳上。

如下图所示，我们的主手用到了个绳子。

图.主手手指机制的力平衡关节扭矩和绳拉力在第个关节的关系是下面，给出了角位移和手指之间的接触力和绳的张力。

第个关节的扭矩和接触力的关系可以表示成由式可以得到从式得到绳的拉力从式得到绳的延伸率为综上所诉，我们的主手手指是由耦合的三个关节驱动的，它们的比例为我们假定下面三个条件主手机制没有摩擦指尖接触力垂直于连杆方向接触力的作用点就是实际的人手指尖。

因此，从式我们可以得出图.主手手指机制的说明从式中看出，滚筒的半径和绳的延伸率是成比例的此外，每个矢量可以表达成式中的可以在式中得到，它和电机角位移和小齿轮的比率的关系是最后由式带入式就得到了关节角位移，指尖接触力和扭矩之间的关系。

.控制方法对于主动类型的力反馈，我们用个简单的方法控制机械手不接触任何物体，即是控制灵巧手主手指尖和操作者手指指尖之间的距离。

当操作者手指指尖不接触到灵巧手手指指尖时，机械手就不会反馈到力，故不会接触物体。

当机械手手指碰到物体时灵巧手主手手指受到的力和机械手反馈到的力是相等的。

同时，机械手所处的位置也是和灵巧手主手的位置致的。

这种控制就叫做主动式力反馈的伺服系统。

下图中表示位置，表示力，表示由光学传感器测量到的灵巧手主手手指指尖和操作者手指指尖之间的距离，是我们渴望得到的结果，和用来区分灵巧手主手和机械手图.块状控制图通过实验我们得出了电机角位移和电机扭矩以及接触力之间的关系图.真实数据和理论数据的关系由图.可以看出我们的灵巧手主手具有较高的精确度。

第五章总结与展望.总结经过三个月的努力，设计绘图和分析工作顺利的完成。

在不断遇到问题，发现问题，分析问题，解决问题的过程中，有很多设计方案可供选择，最后还是确定这最优方案。

本装置具有以下特点.原理简单，结构和人手结构相符并且操作简单。

.运用迂回关节的外骨骼机制，可以为操作者提供广阔的工作空间。

.可以让操作者真实的感受到主动式力反馈。

.该装置具有较高的精确度。

.佩戴式灵巧手的展望该型主操作手般具有较大的工作空间，并且易于操控，但其无法感知目标物体的重量，操作者易受主操作手自身重量的影响，此外，在长时间操作时，操作者容易产生疲劳。

因此，我们需要开发更加灵巧舒适的机械结构，。

随着科技的进步，更多质优量轻的材料将被研发，我们可以在选材以及结构上进步设计灵巧手主手的结构，在不影响其工作的基础上更加简化其构造，减轻其质量，增强其使用舒适性。

现阶段灵巧手上的驱动器种类很多，它们各自有它们的优缺点，随着新型驱动器的研究发展，相信可以使灵巧手取得突破性的进展。

我们在实验中常常采用成熟的控制方法。

控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，但是在控制非线性时变耦合及参数和结构不确定的复杂过程时工作得不是太好，而触感交互装置大多是非线性，高耦合的复杂系统，因此智能化集成化成为了新的发展方向之。

灵巧手主手形式多种多样，设计思路广阔，并且其中包含了许多学科的知识，如计算机材料学设计工程机械工程等等。

随着科学