干散货发货机器人规则发货模式下保证单斗抓取量的方法设计

干散货发货是发货系统的难题,因现场环境恶劣、工况安装条件限制,现场采用规则抓矿能减少3D生成、路径规划、盲点数据补偿等带来大量的开销,且简洁易实现,适合工业级发货应用。规则发货模式对每斗抓取的效果要求较高,每斗之间既不能产生较大的抓空操作,又要保证抓取的重量在一定范围。因此,研究工况限制条件下,相邻位的位置关系与抓取误差的计算,直接关系到抓取的效果。文中根据实际现场数据,建立数学模型进行推理计算,研究相邻抓取位与抓空之间的关系,为实际的系统应用提供了计算方法与参考模型。

核电站水下机器人抓取规则研究

针对核电站水下机器人机械手抓取难点,综合机器人运动学分析及机械手运动规划的研究,探讨并制定了机械手的抓取规则。抓取规则很好地克服了抓取过程中存在的难点,并通过实验证明了该方法的理论意义及其应用价值。

虚拟手模型及其抓取技术

在深入分析手的解剖结构和运动特点的基础上 ,采用层次结构建模方法 ,建立了虚拟手模型 .然后针对已有的虚拟手抓取规则过于简化的特点 ,提出了一种新的虚拟手抓取规则 .该规则能够使虚拟手正确地抓取虚拟环境中的物体 .最后运用虚拟手模型和抓取规则实现了虚拟手对虚拟物体的抓取。

虚拟环境下物体的手抓取

本文分析了手模型及其虚拟环境下物体的操作方法,提出了点接触平面法矢的手握持抓取方法。在此基础上运用虚拟手模型和抓取规则实现了在虚拟环境下对物体的抓取、移动和释放,实例说明能够使虚拟手正确地抓取虚拟环境中的物体。

人手抓取运动轨迹研究

为更好的实现手部快速稳定抓取,避免虚拟环境中穿刺现象发生,以自动抓取思想为基础,将目标物体特征变量引入多指抓取进行运动轨迹的构建与验证。通过人手结构分析人指运动特征,提出了以目标物体尺寸和位置为变量的指尖运动轨迹模型;对手进行正逆向运动学分析求解,同时设定抓取规则保证抓取的稳定性;基于SolidWorks和MATLAB对指尖运动轨迹模型仿真分析,并通过抓取实例验证,仿真结果正确反映了人手抓取的特征,验证了该方法的有效性。

基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练仿真方法

针对我国载人航天任务中的航天员虚拟训练需求,提出了一种基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练仿真方法。该方法利用Leap Motion设备采集的手部信息,构建出符合人手结构特征的虚拟手进行训练交互,提出了交互按钮设计方法和抓取规则,以某在轨装配设备的装配训练需求为依据建立虚拟装配训练系统,并设计了主、客观评价实验及其评价标准。实验结果表明,该交互按钮设计方法与抓取规则适用于航天员虚拟训练的交互要求,与传统的手册学习训练方法相比,该基于虚拟手交互的航天员虚拟装配训练方法具有更高的训练沉浸感和主观认可度,训练效率高,效果好。

虚拟手操作技术研究及实现

人机交互是虚拟现实的关键技术之一,而虚拟手操作技术是人机交互技术的重要组成部分,是虚拟现实和运动学相结合的产物。在虚拟手操作技术中如何实现实时、准确的抓取一直是人们所关注的问题。首先研究了虚拟手在虚拟场景中的碰撞检测理论,并在此基础上制定了虚拟手对虚拟物体的稳定抓取规则,然后以Open Inventor为软件平台,采用数据手套和位置跟踪器作为主要的输入设备,实现了虚拟手对虚拟物体的抓取、移动、释放等一系列虚拟操作,实例证明了该技术具有很强的实用性。

虚拟超市认知康复训练系统开发关键技术研究

基于EON Studio开发一个适用于脑卒中恢复期患者的虚拟超市认知康复训练系统,用于训练患者的上肢运动功能。在3DMAX中建立虚拟超市场景模型和虚拟手模型;通过VC++6.0开发在EON SDK中使用的Glove和Tracker节点,以实现数据手套、位置跟踪器与系统的集成;研究了虚拟手抓取虚拟商品时的碰撞检测技术;定义虚拟手的抓取规则。临床实验表明,该系统不仅训练了患者的手指跟手臂的运动功能,也训练了患者的认知能力。

地震救援虚拟仿真系统中虚拟手的操作

对虚拟手操作进行了分类,用Creator软件建立了虚拟手几何模型。分析并总结了地震现场救援虚拟仿真系统中虚拟手对救援装备的三种操作方式,即对杆状物的掌抓取、对按钮的指尖推动和对开关(旋钮)的指侧面抓取。在Vega环境下,提出了适合每种基本操作的通用碰撞检测方式和通用的相交矢量放置模式,保证了虚拟手操作的逼真度和实时性,并实现了虚拟手对三种类型救援装备的抓取、移动和释放。虚拟手对三种装备的操作同样适用于其它装备。

基于Leap Motion的虚拟物体操纵技术研究

为了解决虚拟环境下虚拟手与零件的穿透以及误抓问题,增强操纵的沉浸感,基于Leap Motion提取的手部数据,提出一种基于碰撞包围盒的虚拟手操纵物体的方法。在虚拟环境下,导入手部和物体模型并逐帧采集手部数据,根据采用的规则判定是否实现抓取,并设计合理的手势操纵物体进行移动、旋转以及缩放。使用Unity3D开发引擎搭建虚拟环境,以常见的物体模型为操纵对象,进行虚拟交互仿真。结果表明设计的方法有效地避免了手指穿透以及误抓的现象,增强了操纵的沉浸感,为基于Leap Motion的人机交互操作提供了参考。

虚拟现实环境下虚拟手交互方法研究

为了模拟汽车虚拟装配培训环境下的虚拟手交互,设计了一种基于物理粒子和刚性骨架的虚拟手模型:使用刚体模拟虚拟手的骨骼,将具有物理特性的粒子耦合到蒙皮网格上相应的位置,动态地调整刚度值。提出了一种算法复杂度低的辅助抓取方法,将虚拟手抓取物体的情况分为被抓取和未被抓取两个状态,有效地减少了物体意外掉落的情况,提高了抓取的稳定性。最后将虚拟手模型集成到车辆装配培训系统,通过对照实验验证本方法可以有效地提高交互真实感,在所有任务场景中都得到了满意的效果。

适应物体形状的虚拟手抓取

目的虚拟手抓取是虚拟交互中的核心技术之一,直接影响沉浸感。已有的虚拟手抓取规则基于接触点法矢夹角和接触点与体心连线的夹角,但在部分形状上不能正确抓取。为此提出一种适应物体形状的抓取规则。方法针对长方体、球、圆柱这些构成物体的基本几何体,利用形状特征和手指抓握的接触关系制定抓取规则:1)长方体的规则是至少有3个不共线的接触点,并且一对接触点法矢夹角超过90°;2)球的规则要对接触点和球心的空间关系进行计算;3)圆柱的规则根据接触点是否在曲面上,使用长方体规则,或是仿照球的规则判断。对于需要使用多个几何体描述外形的复杂物体,先按照这3种基本几何体分解、单独计算,然后筛选出其中不稳定状态的几何体,把整体的接触点位置、法矢信息集中在这些不稳定状态几何体上,用单一几何体的抓取规则计算整体的抓取。同时加入力矩平衡可能性的计算,抓取规则和力矩平衡二者都满足才判定抓取成功,进一步减少了错误判断的发生。结果使用unity3d构建虚拟场景,并用neuron的数据手套采集人体、手指数据,进行虚拟交互的仿真。该方法可以正确处理类似水杯这样的多几何体组合物体的抓取判断。结论本文提出了基于物体形状的抓取规则,和用简单基本形状分解复杂物体的计算方法,准确计算抓取,符合直观感受。

MEGA Drone载重无人机

这款无人机是挪威奥斯陆大学专为货物运输而设计的。整机由直径10cm的碳管组成。其机腹处装有特别设计的铝合金夹子,可抓取规则形状的重物。在FPT Industrial Tech Day2018科技展上,该机曾抓取101kg的重物持续飞行了约1min。