机器人灵巧手基关节交叉耦合同步控制

为了提高机器人灵巧手基关节的轨迹跟踪精度,提出了包含同步误差和位置误差反馈项及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制策略,并建立了手指动力学模型.基于李亚普诺夫稳定性理论证明了所提出的控制策略能够使同步误差和位置误差均收敛到0,并且保证了系统的渐近稳定性.与传统非同步控制的PD加摩擦力补偿算法和轨迹跟踪控制算法进行比较,实验结果验证了所提出控制策略的有效性.

基于滑模位置控制的机器人灵巧手模糊自适应阻抗控制

提出一种基于滑模位置控制的模糊自适应阻抗控制策略。该控制方案通过模糊控制器实时地调整阻抗参数 ,不但可使系统稳定 ,而且具有良好的动态品质 ;同时内环的滑模位置控制器可增强系统的鲁棒性。最后以机器人灵巧手单关节为对象进行仿真研究 。

机器人灵巧手柔性关节自适应阻抗控制

针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控制策略。针对非线性摩擦力和重力对灵巧手阻抗控制的影响,基于扩展卡尔曼滤波器提出了自适应摩擦力观测器,实现了具有摩擦力补偿和基于最小二乘法优化重力补偿的机器人灵巧手自适应阻抗控制。实验结果表明,在具有谐波减速器等柔性环节的机器人灵巧手中,所提出的自适应阻抗控制器提高了位置控制的精确度,并获得了稳定的抓取力。

基于指尖力传感器的HIT机器人灵巧手笛卡尔阻抗控制

介绍了基于5维指尖力/力矩传感器的HIT机器人灵巧手的笛卡尔阻抗控制.当手指与障碍物接触时,呈现出2阶机械阻抗特性.在阻抗控制算法中,不需直接计算加速度,从而避免了因大加速度误差给控制带来的不利因素.结合期望轨迹和实际位置及速度,产生一个参考轨迹,手指跟踪此参考轨迹即可自动获得期望阻抗特性.

基于连杆力矩传感器动态补偿的机器人灵巧手笛卡儿阻抗控制

为了对连杆空间力矩传感器进行动态补偿,提出了适用于求取串联机器人任意连杆中任意一点处所受的内力和内力矩的算法.该算法采用连杆假想截断原理利用牛顿-欧拉方程推导而出.推导过程综合考虑了串联机器人是否处于静态以及末端是否受外力作用的情况,以及串联机器人的关节是否是回转关节的情况.然后利用该算法计算动态补偿值,构建了基于连杆力矩传感器动态补偿的笛卡儿阻抗控制器.最后在HIT/DLR Hand II五指灵巧手上进行了实验验证.实验结果一方面验证了该算法的有效性,另一方面也验证了本文所构建的笛卡儿阻抗控制器的有效性.

HIT机器人灵巧手基关节位置/力矩控制

研究了HIT机器人灵巧手手指基关节的位置和力矩控制,给出了在自由空间中,位置跟踪控制根据误差大小用一个加权因子,把PID和滑模变控制(VSC)结合起来的方法,达到良好的位置跟踪效果。在约束空间中的阻抗力矩控制,通过改变阻抗参数达到控制接触力大小的目的。

DLR/HIT多指机器人灵巧手的研究

基于机电一体化设计理念和集成化、模块化设计方法研制了DLR/HIT灵巧手,DLR/HIT灵巧手具有4个相同结构的模块化手指,共具有13个自由度,具有拟人手形的外观.采用商品化的直流无刷电机实现了手指的驱动;手指具有位置、力/力矩及温度等多种感知能力;基于DSP/FPGA等实现了手指的通讯和实时控制;高度集成,将所有部件均集成在手指和手掌内.DLR/HIT手具有很好的可靠性、可操作性和精细操作能力.

基于方向可操作度的机器人灵巧手抓持优化研究

以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵巧手为算例进行演示,得出了灵巧手在给定位姿下的最佳传速方向和传力方向,为灵巧手的抓持规划提供了值得借鉴的方法。

机器人灵巧手微型直线驱动器的建模和滑模位置控制

报导了用于机器人多指灵巧手的精密微型直线驱动器 ,它体积小、输出力大。建立了该驱动器的数学模型 ,并且基于滑模变结构控制理论设计了微型直线驱动器的位置控制策略。实验结果证明 ,该控制方案具有良好的鲁棒性和快速性。

机器人灵巧手抓持分类器的设计与实现

机器人灵巧手的抓持分类是抓持规划的一个主要问题 .本文应用模式识别技术设计和实现了一种基于高斯混合模型 GMM的分类器 .采用 Expectation Maximization(EM)算法估计 GMM的参数 ,对人手的抓持动作进行识别与分类 ,经过人手到机器人手的关节空间运动映射 ,实现了机器人灵巧手的抓持动作分类 .

机器人灵巧手的运动学分析及仿真

为了实现对灵巧手各关节的实时控制,提高灵巧手工作的"灵巧度",本文以英国Shadow公司的Shadow仿人灵巧手为研究对象,研究了Shadow灵巧手机械结构特点,运用D-H坐标法,建立了灵巧手的运动学模型,推导出灵巧手的单指正、逆运动学方程,求解出正、逆解析解及相关参数,并且运用Matlab软件对结果进行了验证和仿真,为进一步研究灵巧手动力学问题提供理论依据。

基于柔性驱动模块的机器人灵巧手设计与试验

现有仿人机器人灵巧手往往缺少柔顺性和灵活性,针对这一问题,提出一种基于柔性驱动模块的机器人灵巧手结构。手指采用绳和连杆的混合传动形式,并设计与人手相仿的整手结构;设计的柔性驱动模块采用弹性卷筒式结构,卷绕绳的空载线速度接近35 mm/s,最大输出拉力可达15 N,具有空载速度快、有负载时柔性加载的特点,且具有绳张力检测功能,利用ANSYS Workbench对弹性元件进行结构静刚度分析与参数优化设计;参考人手指生理耦合关系,对手指连杆耦合机构进行优化设计。样机试验表明,所设计的机器人灵巧手可实现与人相仿的手势,并能完成对不同形状和大小的物品的稳定抓握和指尖抓取。手指最短收缩时间仅0.6 s,具有较快的运动速度。

机器人灵巧手手指耦合传动机构的研究

根据灵巧手传动的实际要求 ,对连杆耦合传动机构进行建模 ,优化设计连杆机构的参数 ,设计了传动误差很小的耦合传动机构 ,近似实现 1∶1传动。

模块化嵌入式五指机器人灵巧手手指控制系统

为开发高度集成的五指机器人灵巧手,提出了采用DSP(Digital Signal Processor)+FPGA(Field Programmable Gate Array)控制结构的模块化嵌入式手指控制系统设计方法。实现了采用单电流传感器检测全桥控制下相电流及相电流过流双保护。为解决手指DSP和FPGA之间如何稳定、高效通信的难题,结合先进先出FIFO(First In First Out)寄存器,设计了基于串行通信接口SCI(Serial Communications Interface)和RS485总线的多中断差分通信系统。实验证明,这种DSP+FPGA控制结构及模块化的设计,使得手指控制部分得以高度集成,同时DLR/HITII灵巧手获得很好的整体性能和稳定性。

改良神经元PID控制在机器人灵巧手驱动中的应用

机器人手指驱动系统是一类典型的高阶非线性、时变系统;关节的动态特性随着手指的负载变化而变化。使用常规PID控制很难满足手指精确位置控制的要求,而采用依据BPNN原理设计成的常规单神经元PID控制器又因学习速率低,收敛速度慢,控制效果不能令人满意。文中设计了一种改良的单神经元PID控制器,控制参数具有很好的在线自适应性,且收敛速度快。

新型五指仿人型机器人灵巧手触觉传感器设计及其静态标定

介绍一种应用于HIT/DLR II五指仿人型机器人灵巧手的新型触觉传感器,并对该传感器的工作原理进行阐述.该触觉传感器基于压阻原理,具有高度集成和微型化的特点.该传感器采用了柔性结构设计,表面嵌入多个电极,传感器数据通过电极列阵进行扫描采集.最后,进行了传感器的静态标定实验,验证了传感器性能.

机器人灵巧手获得欧盟技术大奖

由哈尔滨工业大学和德国宇航中心（DLR）联合研制的HIT／DLR机器人灵巧手，在希腊举行的2007年度欧洲机器人研究会年会中荣获欧盟机器人技术转化一等奖。

HIT/DLR机器人灵巧手获欧盟技术转化奖

最近，由哈尔滨工业大学和德国宇航中心（DLR）联合研制的HIT／DLR机器人灵巧手，凭借世界领先的技术水平和在产品转化中取得的突出成绩，在希腊举行的2007年度欧洲机器人研究会年会中，荣获欧盟机器人技术转化一等奖。

机器人灵巧手

在希腊举行的2007年度欧洲机器人研究会年会中，HIT／DLR机器人灵巧手荣获欧盟机器人技术转化一等奖。HIT／DLR灵巧手由哈尔滨工业大学和德国宇航中心（DLR）联合研制。它是中国正在发展中的智能太空机器人的关键技术部件之一，可以代替宇航员在恶劣危险的太空环境中进行复杂作业；还可以安装在太空智能机器人的臂上，并独立到舱外进行长时间困难而危险的维修、安装作业。