结合IMask R-CNN的绳驱机械臂视觉抓取方法研究

绳驱超冗余机械臂具有灵活性强、工作空间大等特点,在航天活动中可替代宇航员进行各种航空作业。以空间飞行器在轨维修为研究背景,模拟其实验环境,设计了一套基于RGB-D的可移动绳驱超冗余机械臂定位抓取系统。首先改进了Mask R-CNN算法,在保证检测精度的同时降低模型尺寸,通过Intel RealSense D435i采集图像输入到目标检测模型得到目标的类别和位置信息,进一步利用自适应末端位置更新算法递推机械臂的正逆运动学模型,并结合轨迹规划完成目标的三维空间定位和抓取。实验结果表明,改进后的Mask R-CNN算法能在保证精度的情况下有效地降低模型尺寸,抓取系统的逆运动学求解速度快,具有较好的定位精度,能够有效地完成飞行器抓取的任务。

仿象鼻绳驱连续型机械臂结构设计及运动学分析

机械臂在水下探测与资源开发中起着至关重要的作用,针对传统刚性机械臂体积大和复杂狭窄环境通过能力差的问题,设计了一种仿象鼻连续型机械臂。基于坐标变换法构建了机械臂的运动学模型,完成正逆运动学求解,对机械臂单关节、多关节进行仿真分析,结果表明机械臂具有较高的柔顺性及灵活性。

绳驱7自由度仿人机械臂设计及其刚度建模与性能分析

针对传统绳驱机械臂刚度小、末端精度低等问题,研制了一种同时具有轻质量、低惯量和高刚度、高精度特点的绳驱7自由度仿人机械臂系统。采用模块式思想,将整个机械臂分为肩部、肘部、腕部三部分,分别设计了基于闭环绳索驱动的单自由度肘关节和3自由度肩、腕部关节,在运动副上配置编码器用于检测关节位置,有效提升了关节控制精度。建立了“驱动空间-关节空间-任务空间”多重运动学模型,分析了肘部拮抗关节和腕部耦合关节的运动规律,简化了运动传递关系、提高了传动精度和效率。推导了机械臂关节的等效刚度表达式,分析了不同关节角下的刚度特性。最后,针对所研制的绳驱7自由度仿人机械臂开展了样机的关节刚度测试、末端精度测试、负载测试等性能测试。实验结果表明,设计的绳驱机械臂具有运动灵活、定位精度和刚度高等特点。