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1、山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）目 录摘 要ABSTRACT1 前 言11.1 仿生机械学的简介历史及研究动向11.1.1 仿生机械学的简介11.1.2 仿生机械学的历史11.1.3 仿生机械学的研究动向21.2 选题背景及意义32系统方案的确山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）定721 现有机械手种类72.2 机械手结构总体方案的确定102.3 机械手控制机构总体方案的确定113 机械结构设计133.1 人手的结构133.2仿生机械手的机构设计133.2.1 手指关节运动副的型式133.2.2 手指的自由山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）度143.2.3 手指的数目143.2.4
2、 手指的结构形式163.2.5 手指的材料173.2.6 手指具体结构设计173.2.7 手指关节设计183.2.8 手掌结构设计25山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）3.3 仿生机械手电机的选择263.4 仿生机械手传动方式的设计273.4.1 仿生机械手传动方式的选择273.4.2 仿生机械手具体传动结构303.5 仿生机械手驱动动方式的设计333.6 本章小结34参考文献35致谢37山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）需要图加企鹅 519025124山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）摘摘 要要随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步
3、从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。本课题重点在于仿生机械手机械结构设计和其可行性分析。由于仿生学的研究历史短、资料少，很多内容还在研究中，因此本课题具有一定的难度，在研究过程中注重静态指标的满足。本文重点解决的问题结构设计。本课题中主要内容是：（1）机械手的外形：仿人手外形，具有五指与手掌之间有掌关节连接，每根手指具有可活动的指关节。（2）运动要求：掌关节及各个指关节具有伸缩能力，力的协调性和
4、柔性：仿人手实现捏握运动。目标：满足机械手关节结构的设计要求。关键词：结构设计；机械手关节；仿生设计山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）AbstractAs microelectronic technology, sensor technology, control technology and the rapid development of the manufacturing process in mechanical, robot applications gradually from the vehicle to expand into other areas. In all typ
5、es of robots, the joint-type robot to simulate human arm, consisting of compact, small footprint, exercise space, etc., is one of the most widely used robot. In particular, the flexible joint composed of flexible biomimetic robots in the field of service robots and rehabilitation robots and demand m
6、ore and more prominent.This topic focuses on the bionic robot mechanical structure design and feasibility analysis. The short history of bionics, information, a lot of content is still under study, this subject has a certain degree of difficulty in the course of the study to focus on static indicato
7、rs of satisfaction.This article focused on solving problems - structural design.The main content of this topic is:(1) The shape of the robot: the humanoid hand shape, with the metacarpal joint connection between the fingers and the palm of your hand, each finger has a movable knuckle.(2) Motion: met
8、acarpal joint and knuckle ability to scale movement of the force coordination and flexibility: the humanoid hand pinch grip.Objective: To meet the design requirements of the joint structure of the robot.KEY WORDS：structural design； the joints of the manipulator;；biomimetic design山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）0
9、1 前 言1.1 仿生机械学的简介历史及研究动向1.1.1 仿生机械学的简介仿生机械是通过研究和探讨生物机制，模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学，它是 20 世纪 60 年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。把生物系统中可能应用的优越结构和物理学的特性结合使用，人类就可能得到在某些性能上比自然界形成的体系更为完善的仿生机械。1.1.2 仿生机械学的历史模仿生物形态结构创造机械的技术有悠久的历史。 15
10、 世纪意大利的列奥纳多达芬奇认为人类可以模仿鸟类飞行,并绘制了扑翼机图。 到 19 世纪,各种自然科学有了较大的发展,人们利用空气动力学原理,制成了几种不同类型的单翼机和双翼滑翔机。 1903 年，美国的 W.莱特和 O.莱特发明了飞机。然而，在很长一段时间内，人们对于生物与机器之间到底有什么共同之处还缺乏认识，因而只限于形体上的模仿。 直到 20 世纪中叶，由于原子能利用、航天、海洋开发和军事技术的需要，迫切要求机械装置应具有适应性和高度的可靠性。而以往的各种机械装置远远不能满足要求，迫切需要寻找一条全新的技术发展途径和设计理论。随着近代生物学的发展，人们发现，生物在能量转换、控制调节、信息
11、处理、辨别方位、山东建筑大学毕业论文（毕业设计说明书）1导航和探测等方面有着以往技术所不可比拟的长处。同时在自然科学中又出现了“控制论”理论。它是研究机器和生物体中控制和通信的科学。控制论是沟通技术系统和生物系统工作原理之间的桥梁，它奠定了机器与生物可以类比的理论基础。 1960 年 9 月在美国召开了第一届仿生学讨论会，并提出了“生物原型是新技术的关键”的论题，从而确立了仿生学学科，以后又形成许多仿生学的分支学科。 1960 年由美国机械工程学会主办，召开了生物力学学术讨论会。 1970 年日本人工手研究会主办召开了第一届生物机构讨论会，从而确立了生物力学和生物机构学两个学科，在这个基础上形成了仿生机械学。1.1.3 仿生机械学的研究动向仿生机械学是以力学或机械学作为基础的，综合生物学、医学及工程学的一门边缘学科，它既把工程技术应用于医学、生物学，又把医学、生物学的知识应用于工程技术。它包含着对生物现象进行力学研究，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果根据社会的要求付之实用化。从习惯上说，可把仿生机械学的各个研究动向归纳如下：（一）生物材料力学和机械力学。以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象，通过模型实验方法，测定其应力、变形特性，求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究，对骨和肌肉的相互作用等进行分析。另外，生物的形态研究也是一
