仿人多指灵巧手DH模型与运动学分析

"多指灵巧手的运动学模型研究 (2012年) - 安徽工程大学学报 - 第27卷第4期 - 周荣获, 王海2, 夏小品, 周璇1" 这篇论文详细探讨了多指灵巧手的运动学模型，旨在实现对仿人灵巧手的关节实时控制。作者们以自行设计的多指灵巧手结构为研究对象，利用DH(Denavit-Hartenberg)模型来建立运动学模型。DH模型是一种经典的机器人运动学建模方法，它通过四个参数来描述相邻关节坐标系之间的空间关系，这种模型物理意义明确，便于编程实现。 在研究中，首先，他们分析了灵巧手的位姿和坐标变换，为每个手指关节设置了独立的坐标系。接着，确定了各关节的齐次坐标变换矩阵，这是DH模型的核心部分，它能够描述关节坐标系之间的关系，并用于计算关节运动对整体位姿的影响。通过这些变换矩阵，可以构建出运动学方程，用于描述手指末端相对于参考坐标系的位置和姿态变化。 论文还涉及了运动学的正解和逆解问题。正运动学是从关节变量出发，计算末端执行器（手指末端）的位置和姿态；而逆运动学则是反过来，给定末端执行器的位置和姿态，反求出各关节应有的角度。这两个问题在机器人控制中至关重要，因为它们直接影响到灵巧手的精确操作和抓取规划。 作者们通过求解运动学方程的正解和逆解，得出了相关参数，为后续的动力学研究、抓取策略规划以及灵巧手的运动控制提供了理论基础。这样的研究有助于提升灵巧手的动态性能，确保其在执行任务时能达到最优效果。 论文中提到的灵巧手机械结构包括三个相同的机械手指，每个手指有三个关节，加上一个手掌和一个可旋转的手腕，总共提供了多个自由度。手指关节的设计允许大范围的转动，以适应不同形状的抓取对象。手腕的360°旋转增强了其工作能力，使灵巧手能应对更复杂的操作场景。 这篇论文详细阐述了多指灵巧手的运动学模型构建过程，使用DH模型解决了正逆运动学问题，为灵巧手的控制和优化提供了理论支持，对于理解机器人手部的运动控制具有重要意义。