异构遥操作仿人机械臂灵巧作业控制

针对异构遥操作系统在作业过程中,从端机器人控制灵活性受限的问题,提出了一种基于主从工作空间与速度的双模比例映射控制方法。限定主从端的操作空间,并采用比例度映射的方式实现主端对从端运动控制。采用Phantom Omni力反馈设备与Kinova仿人机械臂分别作为遥操作系统的操作主端和工作从端,构建了双边控制系统及实物抓取实验,结果表明:在映射的工作空间内,主端能够有效完成对从端的运动控制;在实物抓取实验过程中,主端能够有效对从端实现作业控制。所设计的系统满足控制精度需求,操作灵活。

基于KUKA工业机器人的遥操作控制系统设计与异构主从控制方法研究

为了适应特种环境作业的需求,提出一套以KUKA工业机器人为从操作手的遥操作控制系统设计方法。通过Eth.KRLXML软件接口与主控计算机建立TCP/IP连接进行通信,实时地反馈机器人的关节角度与末端位姿等信息,同时接收并执行主控计算机的控制命令。针对异构型主从遥操作控制系统,提出一套基于相对位姿尺度变换的遥操作控制算法,将主操作手的运动信息经过相对坐标变换和尺度变换换算到KUKA机器人的末端,实现对不同大小工作空间的精确异构遥操作控制。最终所设计的遥操作控制系统和异构型尺度变换遥操作控制方法的有效性在实物抓取释放实验中得到了验证。

异构型遥操作系统的定位与接触控制研究

与同构型机器人遥操作系统不同,在异构型机器人遥操作系统中,操作者往往对目标物的精确定位和接触力的判断不足,当从机器人接触到外部环境时缺乏良好的临场感,导致操作精度不足。针对此类问题,该文提出了一种基于机器人工作空间转换与直接力反馈结构相结合的目标物定位与接触遥操作控制方法。该方法首先将机器人的关节空间转换到工作空间,再对异构型主从机器人不同的工作空间进行映射匹配,然后在直接力反馈式的遥操作结构下与力传感器共同作用,并辅以摄像机,使得操作者可以精确地操作远端环境中的机器人,从而准确地接触到目标物及获取目标物的位置,进一步准确判断从机器人在外部环境中所接触到的物体属性。该方法借助力反馈进行目标物定位与物体属性判断,较之复杂的机器人视觉标定方法更加简单易于操作,其有效性也在搭建的异构型机器人遥操作实验平台上得到了验证。

面向配网带电作业的主从遥操作机器人系统设计

针对配网带电作业机器人研制需求,设计了一种具备力觉临场感的主从遥操作系统。首先,采用串、并联机械臂和六维力/力矩传感器搭建了遥操作机器人系统硬件,并基于ROS(Robot operating system)设计了主从遥操作系统软件,实现了主、从臂之间的位姿和力信息交互;其次,通过将主臂末端位置和姿态分别与从臂手腕位置和末端姿态相映射,显著降低了6自由度异构型主从机器人的逆运动学求解复杂度,建立了主从臂之间的位姿映射模型;最后,样机试验结果表明所设计的主从遥操作系统能有效实现由主臂到从臂的位姿映射以及由从臂到主臂接触力反馈,位置跟踪误差达到毫米级,姿态跟踪误差小于1.15°,力反馈误差小于1.8%。