虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用

将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯泡等遥操作任务。

机器人多指灵巧手及其驱动系统研究的现状

对国内外多指灵巧手的研究进展进行了综述,分析了传统工业机器人的末端执行器的局限性,展望了机器人灵巧多指手的必然发展趋势;同时对这些多指灵巧手的驱动器及其传动系统进行对比分析,提出了今后多指灵巧手驱动器及其传动系统的的发展趋势。

机器人多指灵巧手基关节力矩/位置控制系统的研究

HIT- 1型机器人手是一种具有多种感知功能的仿人多指灵巧手 .目前对多指手单关节单自由度控制的研究较多 ,而对两自由度的手指基关节的研究却较少 .本文分析了 HIT- 1型手两自由度基关节的运动学和动力学模型 ,并在此基础上建立了基关节的位置和力矩反馈控制系统 .本文采用工业中常用的 PID控制算法分别实现了手指基关节在自由空间的位置控制和在约束空间的力矩控制 ,并对实验结果进行了分析 .

机器人臂/手集成系统的图形仿真及其在遥控操作中的应用

介绍了机器人臂与多指灵巧手集成系统的图形仿真，对系统的建模、传感器仿真、运动规划、面向虚拟现实的人机接口设计以及在遥操作中应用进行了研究，并介绍了已经完成的工作。

面向遥操作的机器人臂/手集成系统图形仿真

介绍了机器人臂与多指灵巧手集成系统的图形仿真及其在遥操作中的应用 ,对其体系结构、环境建模、运动规划、基于虚拟现实的人机接口技术、视频图像与仿真图形的融合技术、分布式仿真技术进行了研究 ,并介绍了已经完成的工作。

智能机器人臂手集成系统

自从世界上第一台工业机器人在本世纪60年代诞生以来,工业机器人技术在国际上得到了巨大的发展和广泛的应用,在工业生产、太空和海洋探索。

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。

机器人臂/手仿真系统操作物体的研究

为了研究机器人臂/手仿真系统对物体的操作,首先对机器人臂/手系统和物体进行了运动学建模,然后利用建好的机器人臂/手仿真系统,基于机器人臂/手系统的运动学、静力学,实现了右手拿杯倒水、手指拧、斜抛球等操作,最后探讨了机器人臂/手操作物体时,机器人臂关节力矩对灵巧手指端力的影响。实验结果表明,该模型具有建模方便、适用于大部分机器人臂/手系统和利于计算机求解等特点。

机器人臂手系统动力学建模研究

利用基于旋量的开链机器人动力学方法分别建立了手臂和灵巧手的动力学模型,并推导了各关节所受外力的通用方程,然后根据两者的运动学和力学关系将2个模型结合成为一个整体。利用违约校正的方法解决了动力学数值积分中的误差累计问题,并将机器人臂手系统动力学模型用于机器人臂手系统三维仿真环境,取得了较好的效果。

机器人手指用无刷直流电动机驱动系统设计

在机器人多指仿人灵巧手的设计之中,手指的灵巧性在很大程度上依赖于手指机械结构及其尺寸大小,这对手指驱动系统的设计提出了严格的要求。简要描述了灵巧手手指电气系统的结构,详细介绍了基关节基于FPGA的电机驱动电路。

DLR/HIT Ⅱ灵巧手控制系统及基关节同步控制

针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问题,设计了包含速度和加速度前馈项、同步误差和位置误差反馈项以及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制器,该控制器不需要精确的动力学模型。经与传统的非同步控制PD加摩擦力补偿控制和轨迹跟踪控制对比,实验验证了所设计的控制系统及交叉耦合同步控制器的有效性。

虚拟遥操作系统中灵巧手动作控制研究

介绍了在机械灵巧手虚拟遥操作系统中,关于采用立体视觉方法检测计算操作人员手势姿态及手指各关节参数方面的研究。多指灵巧机械手“复制”操作人员手的动作姿态,目的是进行不规则形状物体的抓取方法及可选择性抓取动作的直接控制研究。

三指灵巧手的控制系统研究及实现

以分级控制系统的结构,搭建了三指灵巧手控制系统框架。在上位机中利用VC6.0编制了Windows环境下的显控系统,以完成各个手指的轨迹规划及协调三指运动。在下位机中建立了基于Maxon ADS50/5驱制器的硬件结构,实现了各个关节的位置伺服控制。

灵巧手操作的可视化仿真系统

在将人手的抓取动作转化成灵巧手的抓取动作指令时,为快速验证手势识别和姿态转换模块的功能,同时避免由于指令的错误可能引起灵巧手的手指相互碰撞或对手指的驱动机构产生损害,特开发了灵巧手的三维仿真系统.采用3D图形软件包OpenInventor作为图形开发工具,实现了灵巧手的姿态模拟和碰撞检测功能.

加拿大的空间机器人——从国际空间站上的灵巧作业机器人到行星探测机器人

在过去二三十年中,加拿大政府大力支持空间机器人设备和技术的开发。通过航天飞机遥控机械臂系统(SRMS,即Canadarm)和活动服务系统(MSS,即加拿大为美国国际空间站研制的高级空间机器人)的研制,大大增强了加拿大的技术实力,使加拿大在开发下一代空间机器人进程中又跃上一个台阶。实际上,加拿大航天局(CSA)和加拿大航天工业界已经着手开发未来行星际探测任务所用的机器人技术及设备,包括火星和月球探测任务所用的机器人。本文将对加拿大机器人从SRMS到MSS,直至行星探测机器人的技术发展过程作一总结,着重介绍目前正在开发之中的行星探测遥控机械臂,特别是用于火星样品回收飞行任务的机械臂。文中将讨论该机械臂的预定特性,正在研究的关键技术,以及该机械臂设计的主导要求和约束条件,还将讨论早期开发计划所涉及的主要活动,包括机械臂关键部件的样机制造。

机器人航天员精细操作方法及在轨验证

针对航天员舱外活动风险与空间探索的效率问题,建立了具有双臂手的机器人航天员系统。该机器人航天员由多自由度机械臂、仿人灵巧手及具有双目视觉系统的头部等构成,具有位置、力矩、视觉等多种感知功能。为了验证机器人航天员及在轨人机协同关键技术,在空间微重力环境下与航天员配合完成多种演示验证试验,为空间机器人辅助或配合航天员开展在轨维修积累了经验和数据。

基于DSP的多轴伺服控制器设计及其在灵巧手中的应用

讨论了一种采用电机控制专用DSP及FPGA设计的 9轴电机伺服运动控制器。与采用通用DSP设计的多轴电机伺服运动控制器相比 ,该控制器具有较高的集成度和优良的性能价格比 ,便于降低机电系统的成本 ,减小机电系统体积。试验表明 ,该控制器性能稳定可靠 ,可满足多轴电机伺服运动控制的需要 ,已成功应用于 16自由度多指灵巧手控制系统设计。该运动控制器在各类型机器人系统 。

可控参考时间的多指灵巧手协调控制

提出一种可控参考时间的多指灵巧手协调控制方法。通过对系统误差评价控制规划器的参考时间,使期望的输出可以根据系统当前的运动状态进行调整,从而使系统具有处理不可预测和不确定事件的能力。用这种控制方法对多指灵巧手进行运动学和动力学协调控制,在物体遇到障碍或扰动时系统可以以牺牲时间为代价,尽可能保证物体按预先规划的路径运动并保持手指的抓持位形,使抓持更稳定可靠,同时可避免物体和系统受到损坏。仿真和试验证明了这种方法的有效性。

TPM手控器操作臂的变形分析

给出了TPM手控器操作臂的弯曲变形精确位移方程，分析了精确解与材料力学近似解的误差，这一算法对于精确分析机器人操作臂的变形有重要意义。