三指机器人手爪设计与抓取研究

传统的多指仿人灵巧手虽然已实现较高的灵巧性与仿人性,但存在设计制作繁琐或价格昂贵以及手指末端抓力偏弱的弊端。而三指机械手作为一种简化形式一般又存在灵巧性不高的问题。针对以上弊端设计了一款基于滑块-摇杆机构的三指机器人手爪。将该结构直接类比人手所设计的手指关节能够实现中节指骨与远节指骨的耦合运动,且指尖力会随手指弯曲程度的增加而增大,有利于对细小目标物进行指尖捏取;采取与传统偏航-俯仰型不同的翻滚-俯仰型掌指结构,在增加了沿掌根关节的旋转自由度的同时尽可能地丰富了手爪的抓取姿态,使其能够适应更多的目标物,增加了灵巧性。在MATLAB中建立手指运动学模型并求得手指末端工作空间。经由实验验证得出该手爪具备较大的抓取力与丰富的抓取姿态。

基于LSTM网络的机器人异空间手眼标定方法

针对现有机器人操作空间与相机视野异空间的情况,基于长短期记忆(LSTM)网络,提出了一种新颖的机器人异空间手眼标定方法。首先依次提取并记录标定板上各圆心的像素坐标,然后利用传送带将标定板平移送至机器人工作空间内,并记录机器人末端顶针的位姿信息。其次利用LSTM网络数据训练获得手眼映射关系。最后使用采集的36组真实数据作为验证集来验证预测精度。结果表明,该方法训练的模型所预测的机器人基坐标系坐标平均平移误差仅为0.69 mm,并且针对随机分布于传送带所有工作空间中的验证集数据,平移误差波动值均小于1 mm,有效验证了该方法的鲁棒性和有效性。相较于经典平面标定方法,本文所提出的方法有效工作空间大,标定精度高,并且可以有效补偿相机镜头畸变、深度值变化等因素所带来的误差。

空间桁架用双臂手移动机器人设计与仿真分析

面向于桥梁、体育场馆建筑、塔类基础设施以及宇航领域空间桁架结构检测和维护作业的自动化,提出一种可在空间桁架内自由穿行的双臂手移动机器人,通过方案分析与对比确定了该机器人移动方式及机构方案为:双臂手交替抓取移动、6-D.O.F关节型串联机构;进而进行了机器人实际结构设计及其虚拟样机设计;并推导出了逆运动学解;最后,利用Adams软件进行了在桁架内穿行移动运动仿真,由得到的各关节驱动力矩曲线、数据验证了该机器人设计的正确性和移动能力。

空间机器人手爪自动更换装置的研制

为了满足空间机器人对不同手爪的更换要求,研制出手爪的自动更换装置。该装置基于多种传感器,对机械手臂末端的位置、姿态以及对接时的工作状态进行实时检测,使机器人获取足够的信息主动进行调整,从而保证整个更换过程的顺利进行;同时,装置结构简单、体积小、刚度好,感知能力和环境适应能力强,智能化程度高,可以根据需要使机器人自动更换需要的手爪。

航天机器人手眼视觉模拟系统初步设计

介绍了国外航天机器人手眼视觉系统的构成及原理,给出了在地面模拟实验系统中基于PC机和图像采集卡的机器人手眼视觉系统的初步设计方案,包括硬件设计和软件设计等;对手眼视觉系统中的一些关键技术进行了初步的研究,包括摄像机标定及3D目标物体的位置和姿态测量。实验表明,上述算法满足机器人手眼视觉测量要求,为以后的实际应用打下了基础。

基于手眼视觉的两种目标位姿测量法仿真分析

空间机器人手眼视觉系统利用合作目标物体上的合作特征点对目标物体进行位姿估计,以完成跟踪捕捉任务。针对空间机器人实时性的要求,给出了两种实时性较好的4个特征点的位姿测量算法,并且在相同仿真环境下对两种P4P位姿算法进行了分析比较。仿真结果表明:四面体体积测量的位姿测量算法对特征点的像点量化误差更加敏感,位姿测量结果偏差较大;坐标变换的位姿测量算法稳定,精度较高。后者在实际应用中,可以达到更高的精度。

机器人抓取的三维手眼标定方法研究

在视觉感知识别目标位姿后,机器人正确移动到指定位姿需进行手眼标定。若机器人进行三维空间操作,需进行三维手眼标定。针对空间物体抓取提出方法:通过设定机器人在x、y、z三个方向上的限位,根据工作需要为机器人定义一个工作区域,机器人以定步长定轨迹路线在区域内移动,使用迭代最近点算法求解手眼标定转换矩阵,采用下山单纯形法对转换矩阵进行优化,减小标定误差。实验结果表明:平均标定误差比传统基准法减小了18.90%,所需时间减少了49.12%。

基于灵巧手的空间遥操作仿真系统

针对空间遥操作普遍存在的通讯大延时问题,采用3D图形预测显示的方法,建立了基于灵巧手的遥操作仿真系统。操作人员借助数据手套,直接控制虚拟场景中的图形灵巧手来完成作业,图形灵巧手对操作者的输入指令即时响应,远程灵巧手的动作是经过一定时延迟后图形灵巧手运动的再现,从而有效地避开底层通讯时延的影响。首先介绍了系统框架,然后详细介绍了虚拟环境的建模,包括三维实体建模和运动学建模,重点讨论了人手到灵巧手的运动映射,并对空间通讯延迟进行了数学仿真,最后通过仿真对系统进行了验证。

155HP-2 装填机器人操作机及其自锁手的研制

本文介绍了工作在封闭、狭窄、多障碍环境中的１５５ＨＰ２装填机器人操作机的总体结构和工作原理，着重阐述了整机设计中的关键问题以及其特殊型式的自锁手的研制。

一种基于交叉耦合控制的串联机器人笛卡尔空间轨迹跟踪方法

针对串联机器人在笛卡尔空间轨迹跟踪问题,将交叉耦合策略和机器人运动学结合起来,设计了机器人在笛卡尔空间位置控制中耦合误差的一般性构建方法,进而提出了一种新型脱离动力学模型的控制算法.该算法不仅能保证单个关节的运动稳定,同时还可以保证所有的关节运动协调,使位置误差和耦合误差都收敛到零.最后,设计了基于HIT/DLR灵巧手笛卡尔空间位置控制实验,验证了该方法的有效性.

基于旋量理论的三指灵巧手工作空间研究

针对传统D-H(denalit-hartenber)参数法对机器人灵巧手运动学建模存在的复杂性及几何意义不明显等问题,基于旋量理论对Shadow三指灵巧手的各手指进行了正运动学分析;然后对各手指的工作空间和合成工作空间进行了研究,确定了手指指尖的运动范围,从而确定了抓取目标的范围;最后分析了抓取空间点的分布概率,以便对抓取目标进行筛选,对抓取效果进行预判,为机器人灵巧手的后续抓取规划和操作提供理论基础。