Tremor suppression in master-slave robot remote welding system

Welding seam tracking precision was decreased due to human hand tremor during the master-slave welding teleoperation. To solve this problem, a master-slave robot remote welding system was built, the system consisted of a master manipulator with six degree of freedom （ DOF ） , an industrial computer control system and a slave Motoman HP3 J robot, and human hand tremor and digital filtering were discussed. An optimal digital filter was designed to clean human tremor signal for improving the welding seam tracking precision. The experimental results show that the digital filter suppresses the operator＇ s tremor signal.

面向机器人手术的六自由度主手设计

为了实现手术机器人的主从控制,设计了一款基于多传感器的六自由度主手,包含手臂机构与手腕机构,其结构简单、操作灵活,具有较高的控制精度。建立了主手运动学模型并进行了工作空间分析,阐述了主手的主从映射策略。采用卡尔曼滤波方法消除了操作者手部抖动对主手信号采集的影响。最后搭建了实验平台,基于主手实现了对虚拟机器人的控制。

人手到灵巧手的运动映射实现

本文研究主从操作中人手到灵巧手的运动映射 .提出了一种基于虚拟关节和虚拟手指的关节空间运动映射方法 ,实现了人手和灵巧手的三维运动仿真 .以数据手套为人机接口 ,在虚拟环境下 ,通过直观地比较映射效果 。

排爆机器人主从手力觉临场感仿真研究

针对排爆机器人手臂抓取爆炸物无力反馈操作人员临场感差,易发生误操作触发爆炸物等问题,设计一种排爆机器人主从机械手系统。该系统由两组相同结构的机械手臂组成,每个机械手上安装力传感器分别检测人员与爆炸物对主从手产生的作用力。对主从手机构建立动力学模型与控制模型,根据所建立的模型利用二种不同质量的爆炸物进行抓取以验证其机构动态性能。仿真结果表明:机械手抓取小质量爆炸物时主从手之间力跟随与延时特性都有较好映射;在抓取大质量爆炸物时从手力的映射出现振荡并产生延时。

基于数据手套的气动灵巧手控制系统设计

设计的气动人工肌肉驱动的灵巧手控制系统,由数据手套完成远端到临近点的主从控制,由分布式二级控制系统完成临近点到接触点的自主控制。两种控制方式相融合,既提高了抓取效率,又保证了抓取的柔性,对灵巧手的智能控制方法的研究有一定的参考价值。

基于特征点集的五指灵巧手主从映射方法

抓持规划是灵巧手主从抓持的核心问题。到目前为止,对于如何评价主从映射的好坏还缺乏相应的理论根据。本文利用灵巧手特征点集的概念,对仿人五指灵巧手的主从映射关系进行了详细的讨论,求得了主从运动过程中关节角的最优映射系数。为了满足实时控制的要求,利用黄金分割算法完成了程序的开发。结果表明,该方法完全满足实际控制的要求。

基于数据手套的灵巧手主从控制

由于受到人工智能、自动控制和传感器等技术的限制,灵巧手在非结构化环境下实现完全自主的操作还是非常困难,研究提出了一种数据手套和步进电机组合方式的灵巧手主从控制方法。数据手套实时采集人手指关节的运动数据,通过关节映射,步进电机转动方向和脉冲数的求解,生成符合通信协议的运动指令,驱动步进电机操控灵巧手运动。实验结果表明数据手套和步进电机组合方式的灵巧手主从控制方法是可行的,可以实现灵巧手的开环控制,具有较好的运动精度、实时性和稳定性。

灵巧手主从抓持中的运动映射

抓持规划是灵巧手研究中的关键问题之一,主从抓持是目前较为可行的解决方案.其核心问题是将人手的抓持合理地映射为灵巧手的抓持.以仿人灵巧手为研究对象,提出了从人手到灵巧手的主从运动映射方法,在直角空间内建立了主从运动映射模型.根据人手和灵巧手运动学结构的相似性,提出了主从映射矩阵的简化形式,即通过主从手指尖位置增量的线性比例映射,由人手各指尖的运动独立控制灵巧手对应指尖的运动.通过实验对主从映射结果进行了分析,初步探讨了主从映射应满足的基本要求.实验结果表明,映射所确定的灵巧手的指尖位置基本在其工作空间,从而保证主从运动可行;主从手的运动轨迹较为相似,从而保证了主从控制的简单直观.

基于超声电机的多指灵巧手装置的设计

分析研究了一种超声电机驱动的多指灵巧手装置的结构设计,该手指从外观和功能上接近人的手指,对其结构和工作原理进行了分析和说明,搭建了一个主从控制平台,实验结果表明了设计的合理性和可行性。

基于套索传动的五指灵巧手设计与主从控制

为了使灵巧手更加轻质化、拟人化,设计了一种由舵机经套索驱动的19关节灵巧手。参照人手关节确定灵巧手的构型,通过套索传动实现了关节解耦与驱动后置,并分别对关节机构与驱动集成进行了设计。建立灵巧手多指运动学模型并对其工作空间进行了分析;基于弯曲传感器与主从映射算法实现了抓取的主从跟踪控制。搭建灵巧手样机并进行关节运动实验与抓取控制实验。实验结果表明,将套索传动应用于灵巧手具有可行性,基于主从控制可以实现灵巧手对多种物体的抓取。

三指灵巧手主从控制系统的搭建与实现

设计了三指灵巧手的主从控制系统,主手运动信息通过外围电路采样送入核心控制器TMS320F2812DSP,采用PID控制算法实现对从手各个关节的位置反馈控制,使从手(灵巧手)跟随人手运动.从手的位置由主从手指尖位置的映射关系决定.操作者佩戴合适的主手装置,可实现从手的多种动作.

力反馈主从仿人机械手的结构设计

为了实现遥控操作机器人系统中的力反馈,设计了主从式仿人机械手结构。主从手均采用绳传动欠驱动方式,每根手指由1个电机带动,力反馈装置均设置在两个机械手结构的指尖处。实验结果表明,该主从手结构能实现仿人灵活操作和力反馈,并能将反馈力的误差控制在1.5N以内。

基于主从力反馈的同构主手设计与研究

在变电站场景中,巡检机器人已经逐步取代人工巡检作业。但现有机器人存在遥操作效率低、无法很好地实现拟人化操作等问题,难以完成变电站巡检作业中急停、拉闸等接触性操作任务,亟需研发对变电站巡检具有高适应性的协同作业机器人。针对变电站巡检处置应用需求,开展了基于主从力反馈的巡检机器人遥操作技术研究,设计了一款串联型同构主手,结构上主从映射关系直接,控制上力反馈双向控制完整,实现了六自由度机械臂主从力反馈,便于进行精细化操作。开展主从力反馈技术研究,通过构建和简化动力学模型实现负载、摩擦力补偿,采用力直接反馈型双向控制策略。完成样机研制并进行了功能验证和精度测试实验,结果表明主手能够较好地完成巡检操作基本任务,力反馈误差小于7%,机械臂末端跟踪精度优于2 mm,验证了机械结构及控制系统的有效性。

面向手势动作捕捉的传感器设计及主从手运动映射

本文针对人手和机器人灵巧手在运动学上尺寸的不一致现象带来的主从手指尖运动空间映射的不一致性进行研究.基于聚氨酯拉伸应变传感器构建了测量手指关节弯曲角度的数据手套.通过建立主从手的运动学模型,基于旋转矩阵理论及正向运动学提出了一种指尖运动轨迹计算方法及手势动作捕捉算法.基于正向运动学及逆向运动学的指尖运动映射算法建立了主从手的指尖运动空间轮廓.建立虚拟实验场景,分别针对关节角度映射算法、手势动作捕捉算法及指尖运动映射算法进行了一系列试验.通过实验得出基于聚氨酯的拉伸应变传感器具有良好的时间响应特性及电学稳定性,基于手势动作捕捉算法能够获取主从手的指尖运动空间轮廓,指尖运动轨迹的计算误差控制在2.8 mm以内.结果证明了基于手势动作捕捉算法以及指尖运动映射算法能够实现主从手指尖运动空间的一致性.