人机工程学论文人机工程学五指灵巧手运动学分析运动轨迹空间仿真

人机工程学论文：基于人机工程学的虚拟人手的模型建立及运动学仿真【中文摘要】随着工业的发展,机器人得以广泛的应用。作为机器人的一重要组成部分,多指灵巧手因其具有极强的功能和通用性能完成各类复杂的作业,如化工生产、机械制造、核电维修、医疗手术等。因此,高性能的通用性灵巧手成为当今国内外的研究热点。本文在分析国内外多指灵巧手的研究现状基础上,设计出了一种新型的五指灵巧手,并对其进行了正逆运动学建模,最后对其运动轨迹空间进行了仿真。首先,对人手的生理结构进行了重点分析并建立了人手的3D模型,该虚拟手具有两大创新点：一是手指和手掌的结构尺寸与人手实际统计下的平均尺寸一致；二是手指不仅能实现伸屈功能,同时也可作左右的收展运动。针对仿生人手存在尺寸过大、运动性能与人手实际运动性能差别明显这一问题,基于人机工程学,本文采用实际测量与理论分析相结合的方法得到人手的结构尺寸及运动参数,设计了可伸屈和收展的拇指、食指、中指、无名指和小指。用Pro/E软件对各手指及手掌进行了建模和装配,实现了人手自然状态、张开、正握和侧握运动仿真。其次,对虚拟人手进行了运动学分析,采用D-H矩阵变换方法,建立了虚拟五指灵巧手的正逆运动学模型,正逆运动学模型验证结果表明：以食指为代表的四指和拇指的运动学模型...【英文摘要】Withthedevelopmentofindustry,robotsarewidelyused.Asanimportantpartoftherobot,becauseofitsstrongfunctionandgeneralproperties,thedexteroushandcancompletevariouskindsofcomplicatedtaskssuchasproductioninthechemicalindustry,machinofacture,nuclearpowermaintenance,medicaloperationandsoon.Therefore,high-performancegeneraldextroushandbecomesthehotspotofresearchersfromhomeandabroad.Basedontheanalysisofresearchesondextroushandfromhomeandabroad,this...【关键词】人机工程学五指灵巧手运动学分析运动轨迹空间仿真【英文关键词】ergonomicsfive-fingerdextroushandkinematicalanalysistrajectoryspacesimulation【索购全文】联系Q1：138113721Q2：139938848同时提供论文写作一对一辅导和论文发表服务.保过包发【目录】基于人机工程学的虚拟人手的模型建立及运动学仿真

摘要

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Abstract

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第1章绪论

9-18

1.1课题背景与研究意义

9-10

1.2灵巧手国内外研究现状

10-17

1.2.1国外研究发展状况

10-13

1.2.2国内研究发展状况

13-16

1.2.3灵巧手发展趋势

16-17

1.3本文研究思路及主要内容

17-18

第2章基于人机工程学的虚拟人手3D建模

18-31

2.1人机工程学

18-19

2.2虚拟现实技术

19-20

2.3人手生理结构分析

20-26

2.3.1多指灵巧手的设计原则与方法

20

2.3.2人手结构分析

20-23

2.3.3手指数目的确定

23-24

2.3.4手指结构形式

24-25

2.3.5手指的相对位置与姿态

25-26

2.3.6手指的关节运动角度范围

26

2.4基于人机工程学的虚拟人手结构设计

26-30

2.4.1食指、中指、无名指、小指的设计

27-28

2.4.2拇指的设计

28

2.4.3手掌的设计

28-29

2.4.4虚拟人手五指的装配

29-30

2.5本章小结

30-31

第3章虚拟人手的运动学建模

31-50

3.1齐次变换矩阵

31-34

3.1.1齐次坐标

31-32

3.1.2平移变换

32-33

3.1.3旋转变换

33-34

3.2Denavit-Hartenberg(D-H)变换矩阵

34-37

3.3单指机构正向运动学分析

37-45

3.3.1除拇指外的四指运动学模型

37-40

3.3.2除拇运动学模型

40-44

3.3.3虚拟人手五指正向运动学方程验证

44-45

3.4单指机构逆向运动学分析

45-49

3.4.1食指逆向运动学

45-47

3.4.2拇指逆向运动学

47-48

3.4.3虚拟人手五指逆向运动学方程验证

48-49

3.5本章小节

49-50

第4章虚拟人手的运动学仿真

50-59

4.1虚拟人手各手指二维运动空间仿真

50-54

4.1.1食指、中指、无名指、小指二维运动空间仿真

50-53

4.1.2拇指二维运动空间仿真

53-54

4.2虚拟人手各手指三维运动空间仿真

54-56

4.2.1食指、中指、无名指、小指三维运动空间仿真

54-55

4.2.2拇指三维运动空间仿真