毕业设计（论文）
关节2关节3关节4 n1
n2n3关节1n4图4.5 4关节手指（食指，中指）传动示意图
手指各关节传动过程如上图所示，电动机n1带动手指做侧摆运动，电动机n2带动关节2处的带轮做屈曲运动，电动机n3带动关节3处做屈曲运动，电动机n4带动关节4处的带轮做屈曲运动，各指节与带轮相连，跟随带轮一起转动。带轮与指节可以采用胶接的方式连接在一起，连接后与轴为间隙配合（关节1处除外），使其可以在轴上平稳的旋转，转动应均匀。关节1处的带轮与轴为过盈配合，当电动机带动带轮转动时，轴也随之转动，指节与侧摆轴也是过盈配合，这样该指节就可以随轴一起做侧摆运动，如图4.6所示。
指根关节下体手掌上盖φ8h6带轮指根关节上盖φ8h6φ8h6H7S7S7手掌下盖图4.6 食指，中指指根关节装配图
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拇指所采用的传动方案与食指和中指差不多，多是由电动机驱动，再由弹性绳带轮传
动，带动各关节运动。图4.7为拇指传动示意图。
关节2n2关节3n1关节1图4.7 拇指传动示意图
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5.结论与展望
5.1 结论
灵巧手与工业机器人一样是一个典型的机电系统，它集成了机构，驱动，传感和人机交互等关键技术，然而其复杂程度却远远超过传统工业机器人。由于时间，知识和经验等方面的不足，在这次毕业设计中我主要对灵巧手的结构和传动进行了设计，同时也对手指的运动进行了运动学方面的分析，而对灵巧手的传感与控制等方面并未做太多的研究。
在这次的毕业设计中所作的机械手样机是一个仿人3指灵巧手， 11个自由度，该机械手的机构和布局都是仿人设计的，类似与人手的食指，中指和拇指，所以能实现人手的一部分功能。但是还存在很多的不足与缺陷：
①首先，在结构设计上，由于缺乏实际经验，一些手指关节及指节部件都是由我自己设计，虽然也参考的一些现有的灵巧手样机，但没有太多的理论依据的支持。
②在灵巧手传感这一块上比较欠缺，由于时间和知识的原因，在本次的设计中并未考虑到如何使用传感器以及使用传感器的种类。
③在灵巧手的控制方面也没有研究，不过有很多人专门做灵巧手控制方面的研究，例如使用PLC控制，就可以借鉴使用。
5.2 未来展望
纵观灵巧手的发展历史，我们不难发现灵巧手，在现在新近出现的样机一4指至5指居多，在运动学结构上与人手越来越接近，灵巧手设计明显有拟人化的趋势。
采用拟人化设计的主要原因包括：
①事实证明人手具有丰富的操作功能，能够应付复杂多样的任务。
②灵巧手便于适应人类工作环境，如医院和家庭，操作面向人手设计的工具和其他对象。
③在人类不适宜亲临的现场，如：太空，水下以及核环境，可以比较方便的把人手的动作通过数据手套等人机交互设备传递给灵巧手，实现遥控操作。
④满足某些特殊需要，如：用于娱乐，护理等的人形机器人需要有人的外形和行为。 进入21世纪，机器人的拟人化程度进一步增强，例如：采用柔性铰链模拟人手关节，采用弹性材料包裹手指，模拟人手的柔软指面，采用新型的弹性元件模拟人手的肌肉，筋腱等。其中美国卡内基梅隆大学设计的ACT手，完全按照人手的解剖学进行设计，其骨骼形状，质量，质心，关节自由度，运动范围，关节轴之间的空间位置关系及传动方式都
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与人手极为相识，将拟人化从运动学和功能层次，提升到了解剖学层次。该手目前已有手指和拇指的样机。
灵巧手的发展除了有拟人化设计的趋势外，还向集成化设计发展。从灵巧手自由度数量和传感器的种类的需要，我们已经能够体会到它是一个复杂的系统，它包含了机械部件，驱动器，传感器，电子系统和数字控制。运动和感知的密切关系，使得系统集成化成为设计的关键和难点，小尺寸更显著的增加了问题的复杂性和难度。模块化是降低复杂度的一种有效的途径。
随着社会的进步和技术的发展，人类探索未知世界的步伐越来越快。同时，人们的生活方式的变化日新月异，更加关注生活质量。这些使得太空，医院，家庭，娱乐等服务领域正在成为机器人技术，应用的新领域。
美国国家航空宇航局（NASA）的Johoson空间中心正在开发机器人宇航员Robonaut，用于协助宇航员完成舱外任务。这些任务要求Robonaut能够像宇航员一样，在空间站外部行走，并使用宇航员的工具完成维护，装配，修理等一些基本操作。由于要面对宇航员的工作环境，并且操作任务复杂，Robonaut需要一双类似人手的灵巧手。
手外科和假肢可能成为灵巧手的另一个重要的应用领域。为此美国卡内基梅隆大学提出来一种全新的灵巧手螯合剂理念。他们正在开发的灵巧手样机不仅要实现运动学层次的拟人化，而且要具有与人手极为接近的解剖学结构。其应用目标是：
①在研究手遥操作，以及假手的精确操作中，模拟人手主动和被动力学； ②作为研究人手运动复杂神经控制的实验平台；
③作为神经和整形外科的测试平台，用于研究人手残疾实施手术修复的新技术。 纵观机器人灵巧手20多年的发展历程。我们惊喜的发现，它正一步一步地走近我们的生活，我们有理由相信并热切期待，在不远的将来，机器人灵巧手终将在人类不断创造文明的历史长河中，书写下辉煌的篇章！
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结语
为期几个月的毕业设计即将结束了，在这几个月里我在同学和老师的帮助下完成了仿人柔性机械手的设计任务。
毕业设计作为综合性的设计，它不同于以前教学中的实验、课程设计等实践环节。以前的所做的一些设计主要是根据相关的课本及老师所给资料去完成的，有一定的参照性，所以相对而言比较简单，不能完全达到锻炼自己动手能力的目的。而毕业设计则是对我大学四年所学知识的一个综合的训练及考核，是对所学知识的应用能力和大学所学理论知识对实践技能相结合的全面的检验。并对我如何根据要做的课题对现有的资料进行理解和运用的能力的考核。真正做到了理论联系实际，把以前所学的知识综合贯通进行实践，并在实践中不断学习和自我完善。
从刚确定毕业设计课题以来，我首先是查找一些相关的书籍及资料，然后分析设计，并根据实际情况拟定设计方案，从而达到优化方案。在研究设计机构时，我优化并简化了设计，这就省去了一部分时间。同时，通过这次毕业设计，我在各个方面都有了很大的提高，特别是在理论和实践结合方面使我受益匪浅，使大学里学习的理论知识在根本上得到一次最完整的实践和提高。也为我即将面临的工作奠定了很好的基础。
同时，在本次毕业设计中深深认识到自己的各个方面的不足之处，本着提高动手能力以及检测四年所学知识的目的，我严格要求自己，每一环节都认真对待，定期向指导老师报告进展情况和请教不懂的地方，得以完成任务。
在以后的工作中，我必须进一步深化在实践中去丰富理论，完善知识结构。由于环境条件的影响，理论与实践还是有一定的差距，这也要求我在实践中注意检验的积累。
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