柔性二指机械手的结构设计与实验分析开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着机器人技术的不断发展，机械手作为机器人的重要执行机构，其应用领域日益广泛，涵盖了工业生产、医疗服务、航空航天等众多领域。

传统的刚性机械手受限于材料和结构特性，难以满足复杂环境下对灵活性和安全性的要求，而柔性机械手凭借其独特的优势，为解决这些问题提供了新的思路。

本课题研究的柔性二指机械手，采用柔性材料和结构设计，具备以下几个显著优势：1.安全性高：柔性材料具有良好的缓冲和吸能特性，能够有效降低与环境或操作对象碰撞时的冲击力，提高人机交互安全性。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，柔性机械手作为机器人领域的研究热点，受到了国内外学者的广泛关注和研究。

1. 国内研究现状

国内在柔性机械手的研究方面起步较晚，但近年来发展迅速，一些高校和科研机构在柔性材料、结构设计、驱动控制等方面取得了一定的成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本选题研究的主要内容包括柔性材料的选型、机械手结构设计、驱动器选择和控制系统设计，并通过实验对所设计的柔性二指机械手进行性能测试和分析。

1. 主要内容

1.柔性材料的选型：根据柔性机械手的性能要求，对不同类型的柔性材料进行对比分析，选择合适的材料用于机械手制作，并对其力学性能进行测试。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真模拟和实验验证相结合的研究方法，逐步开展以下研究工作：
1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解柔性机械手的研究现状、发展趋势以及关键技术，为本研究提供理论基础和技术参考。

2.结构设计阶段：根据研究目标和功能需求，确定柔性二指机械手的总体结构方案，包括手指数量、关节类型、尺寸参数等。

利用solidworks等三维建模软件进行机械手结构设计，并进行运动学仿真，验证设计的合理性。

5. 研究的创新点

本研究致力于开发一种结构紧凑、性能优良的柔性二指机械手，并在以下几个方面力求创新：
1.柔性材料与结构一体化设计：将柔性材料的特性与机械手结构设计相结合，通过材料的合理分布和结构的优化，实现机械手在保证抓取力的同时，具备更高的灵活性。

2.基于仿生原理的柔性手指设计：借鉴生物体的运动机制，设计具有仿生特征的柔性手指，提高机械手的抓取适应性和稳定性，使其能够更好地抓取不同形状、不同尺寸的物体。

3.高效驱动和控制方法研究：针对柔性机械手的特点，研究高效的驱动方式和控制策略，例如采用气动人工肌肉驱动，结合机器视觉和力反馈控制，实现机械手的精确控制和稳定抓取。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.张宪民, 韩晓峰, 李铁军, 等. 柔性机械手研究综述[j]. 机械工程学报, 2019, 55(17): 1-18.

2.陈柏, 沈惠平, 潘辰. 仿人机器人的多指灵巧手研究现状与展望[j]. 机器人, 2020, 42(3): 380-393.

3.刘宏昭, 王田苗, 魏巍. 软体机器人技术综述[j]. 机器人, 2017, 39(4): 401-413.