机器人多指手抓取爆炸物能力研究

应用力螺旋理论建立了多指手抓取矩阵与外力螺旋之间的关系,对多指手抓取爆炸物能力进行研究.首先建立多指手抓取爆炸物的力学模型,确定影响抓取的参数;然后以最大抓取重量为目标函数,建立满足力封闭约束条件下的抓取数学模型,并采用神经网络和优化方法对多指手抓取爆炸物进行了仿真,研究多指手不同抓取位置与爆炸物重量之间的对应关系,获得了多指手抓取爆炸物时最有利的抓取位置.     

变姿态下多指手抓取爆炸物的能力分析

将多指手代替单自由度的夹持器应用于排爆机器人中,以提高机器人处理爆炸物的能力.由于机器人姿态的变化将影响多指手的抓取能力,文中对影响多指手抓取爆炸物能力的手指抓取姿态及机器人姿态进行了研究,寻求最有利的抓取模式.同时,运用螺旋理论和BP神经网络寻求多指手最优的抓取姿态(即最优关节角)及不同机器人姿态下多指手抓取爆炸物的最大重量,并给出了最优的抓取位姿.考虑到爆炸物容易爆炸的特点,文中还研究了多指手在有限接触力作用下的抓取能力.     

机器人多指抓取的力封闭判别

在机器人多指操作过程中,需要判断抓取姿态是否满足力封闭条件．基于非线性摩擦锥约束转换为对称矩阵的正定线性约束,进一步将抓取力摩擦锥约束转换为线性矩阵不等式约束,使抓取力封闭判别问题转化为带线性矩阵不等式约束的可行解问题,给出了力封闭抓取的充要条件     

绳牵引并联机构与多指手抓取的连接关系

由于绳牵引并联机构与等价的无摩擦点接触抓取模型存在结构相关性和力传递相似性,所以分析多指手抓取中一个位形的瞬时特性的很多工具,可以用来研究绳牵引并联机构的相关问题.利用平面对心抓取定理与Ebert-Uphoff提出的相关定理,确定2-2型1R2T机构的力封闭工作空间边界.文中指出,Canny关于3维封闭抓取的研究工作对确定3-2-2型,3-3-2型和3-3-3型的3R3T机构的力封闭工作空间边界有指导意义,但两者之间的真实关系还有待于进一步深入研究.     

机器人多指爬取的力封闭判别

在机器人多指操作过程中,需要判断抓取姿态是否满足力封闭条件,基于非线性摩擦锥约束转换为对称矩阵的正定线性约束,进一步将抓取摩擦锥约束转换为线性矩阵不等式约束,使抓取力判别问题转化为带线性矩阵不等式约束的可行解问题,给出了力封闭以的充要条件。     

基于非线性测度的机器人抓取动态稳定性

为了研究多指手机器人非线性抓取系统的动态稳定性,引入了l2-范数下非线性算子测度;证明了非线性算子测度类似于矩阵测度对线性系统平衡点唯一性的作用,可以用来分析非线性系统平衡点的唯一性和稳定性;应用非线性测度得到了多指手机器人抓取的动态稳定性,抓取系统靠近抓取平衡点的收敛速度及平衡点吸引域的估计;最后应用抓取实例验证了所得结论.结果表明,可以通过调节抓取系统参数使得抓取指数渐近稳定.     

机器人多指手的多目标优化抓取规划

针对有摩擦点接触条件下的多指抓取模型,借鉴人手抓取经验,提出了接触安全裕度概念.通过修正摩擦锥约束条件,建立了具有一定接触安全裕度的非线性内力优化模型,用于求解合适的接触力.为获取最优的抓取位形,将物体位姿参数作为变量,确定接触力与多指手关节力矩的关系,基于多指手关节空间内的转角位置度和相对承载能力性能指标,建立了多指抓取的多目标优化模型.最后,以三指手抓取系统为例进行了分析求解,并利用多目标粒子群优化算法进行物体位姿规划,获取了规划模型的非劣解前沿.结果表明,该方法能在保证安全抓取条件下,有效改善多指抓取的综合性能.     

机器人多指手抓取动态稳定性分析

指出动态稳定性是评价机器人多指手执行抓取操作的一项重要指标,避免构造Lyapunov函数而给出了机器人多指手抓取稳定性研究的一种新方法,得到了抓取系统指数稳定的充分条件。     

变姿态下的多指手抓取爆炸物能力分析

将多指手运用于排爆机器人以提高处理爆炸物的能力。论文针对排爆机器人在作业时其姿态的不断变化对抓取爆炸物能力的影响,寻求有利于提高抓取能力的最优手指关节角,以及多指手在不同的姿态下能抓取爆炸物的最大重量,并得出抓取能力最差的位姿。论文还考虑到爆炸物容易爆炸的特点,研究接触力不超过爆炸物所能承受的极限时多指手的抓取能力,为机器人安全操作爆炸物,防止过大的夹持力而使爆炸物发生爆炸提供理论依据。     

滚动接触约束下机器人多指操作的协调运动规划

在多指手操作物体时,需要根据物体的运动规划各手指的运动,当手指与物体与滚动接触时,这一问题显得非常复杂目前。主要采用基于运动学的速度控制方法和主从规划方法,文中分析了这两种方法,指出它们都不是真正的协调运动规划,通过引入最优抓取所确定的抓取姿态集合约束和衡量抓取质量指标的函数,在不同的条件下,提出了不同的协调运动生成算法,通过应用香港科技大学多指灵巧手进行实验研究表明,在同样的操作任务下,协调运动     

Fuzzy logic position control of the mini-linear driver

In order to overcome the limitations of the end clamps of traditional robot, multifingered dextrous robot hands have been well developed since the last decade. A new fuzzy logic control structure is presented here for the position control of the mini-linear driver used in driving the joints of the dextrous robot hands. This method is proved effective in simulations and practices, and especially useful when the external disturbance varies in a large range.     

变胞多指灵巧手手掌尺度综合

分析新型的变胞多指灵巧手,设计一个能完成3种指尖抓持姿态的手掌.多指灵巧手变胞功能增强了机器手的灵巧度并增大了其工作空间,当手掌杆件静止时,每个手指都在一个平面内运动.由此提出手指操作平面的概念,从而将研究抓取姿态的问题转化为研究手指操作平面单位法向量的问题.建立球面变胞手掌的全局坐标系,得到3个手指平面的单位法向量在此全局坐标系下的表示,将抓取姿态映射成为姿态直纹面.分析3种常用指尖抓持姿态,得到实现抓持姿态时手掌需要满足的条件,并转化为非线性方程组的求解问题,得到满意的数值解.最后利用三维造型软件进行仿真,验证了计算的正确性.     

机器人多指协调操作中抓取力的实时控制

提出了一个通用的抓取力实时控制算法．推广了抓取力的定义,探讨了抓取力存在性．定义了最优抓取力,给出了计算最优抓取力的具体算法．其核心是把抓取力的大小与方向分开处理,在抓取规划阶段确定抓取力的方向,在任务操作时仅调整抓取力的大小,而方向保持不变．该算法能很好地满足协调操作中力控制的实时性要求．仿真结果显示了其优越性．     

轻型抓取机器人的优化设计与路径规划

针对一种轻型抓取机器人,对其进行了构型优化设计和相关工作路径的研究.在各臂旋转到同一条直线上时,以对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出轻型抓取机器人各臂的最优臂长,并针对抓取时的稳定性进行了设计.运用三次多项式对机器人的点到点运动和有中间点的运动进行了轨迹规划,得到了各个关节的位移和角速度方程,并用实例进行了计算.利用Matlab Robotics工具箱对轨迹规划的结果进行了验证.     

双杠早倒技术的研究

双杠早倒技术是完成杠下类型动作的一项重要的基本技术。本文用应力电测法和定点摄影同步结合,对早倒技术的动力学和运动学特征进行了较详细的定性、定量分析,并从理论上提出了一些新的观点:一、在无重量瞬时,要及时调整两手握杠的方法,防止脱手。二、在无重量时相,必须迅速、准确地调整身体婆势,发展各种难新动作。三、在完成后回环成手倒立等动作时,可近似地利用单杠上的“正掏技术”。所有这些将对更好地学习和掌握双杠早倒技术、发展难新动作、迅速提高运动技术水平起促进作用。     

基于多传感器融合的抓取控制研究

针对现有抓取系统中双目视觉定位精度较差,易受环境影响,使得抓取的成功率较低,鲁棒性不强的现象,本文提出采用视觉、红外测距传感器、触觉传感器和编码器等多传感器数据融合的方法,设计并实现了一种可靠的、鲁棒性强的、能自动调整抓取力的抓取系统.通过双目视觉辅以单目相机和红外测距传感器来精确定位,改善抓空情况;通过集成触觉传感器和编码器,对抓取过程中的力-位进行实时监测,减少目标物体破碎和滑落的现象,并通过实验证明了相对于单传感器,多传感器数据融合能大大改善抓取的成功率,提高系统的性能.