手爪中多传感器数据融合技术的研究概况

多传感器数据融合技术是传感器技术、模式识别、神经网络、控制理论、人工智能和模糊理论等学科相交叉的一门新兴学科 ,它被美国列为 2 0世纪 90年代重点研究开发的 2 0项关键技术之一 ,已被广泛地应用于军事和非军事领域中。而在机器人手爪中应用多个传感器 ,采用数据融合技术进行传感器信息处理 ,是赋予机器人更高智能的关键之一。该文介绍了日本营救机器人手爪中的多传感器集成和数据融合技术及操作控制 ,美国早期的多传感器手爪系统和国内机器人手爪研究的主要情况 ,对我国机器人的研究发展具有一定的借鉴意义。     

基于动物胡须特征的触觉传感器

通过综合机器人领域中常见的接近觉和滑觉的结构特点,根据仿生学的原理,设计出一种同时具备接近觉和滑觉功能的触觉传感器,该传感器突出的特点是仅用一根触须就完成了接近觉传感器和滑觉传感器的双重功能,利用它可以监测机械手指与被抓物体之间是否产生滑动和分离的现象。对该系统进行了实验,验证了方法的正确性和有效性。     

基于多源信息融合的管道机器人定位技术研究

提出了3种管道机器人定位方法,即基于视觉的CCD定位方法,加速度定位法,多里程轮定位法。在考虑到3种传感器的精度差异及运用范围的基础上,提出了定位技术融合理论,在该理论的基础上,给出了并行结构融合系统的最优分布式定位融合算法,验证了多传感器定位融合系统相比于单一传感器系统,定位性能有了明显提高,实现了机器人在管道中定位精度的提高。     

机器人定点变位姿手-眼标定方法

在自由度冗余的机器人末端连杆上安装激光位移传感器可实现灵活的非接触测量。针对该机器人的手-眼标定问题,提出了一种定点变位姿标定方法(FPDP)方法。该方法采用多次改变机器人位姿对同一点进行测量,并利用机器人运动学方程和最小二乘原理,快速计算机器人末端坐标系与激光位移传感器坐标系的齐次变换矩阵。基于此标定方法,实现了机器人对凹坑深度的测量。实验结果表明,定点变位姿手-眼标定方法有效、快速,可用于三峡水轮机叶片蚀面检测。     

多批次测试数据建模新方法

为满足数学建模在传感器准确度分析上的准确性要求,提出了多批次测试数据数学建模的两种新方法,即数理统计建模法和参数平均建模法。将这两种方法运用到电涡流位移传感器的多批次测试数据建模中,与拟合的传感器准确度最小二乘法相比较,结果证明了数理统计建模法在传感器准确度分析上的准确性和参数平均建模法的简便性。     

机器人多传感器测距系统的数据融合

针对机器人工作环境的特点,提出了采用超声波与红外线传感器共同测距的方法,弥补了单一使用超声波传感器带来的缺陷.应用自适应加权数据融合技术,实现两种传感器在功能上的互补.实验结果表明,系统提高了整体测距精度,得到了被测距离更加准确的估计.     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

视觉与激光信息融合应用于机器人环境感知方面的优势浅析

多传感器信息融合已成为解决机器人环境感知问题的一种重要的方法,视觉传感器可以获取大量的二维环境信息,但缺乏对距离的感知能力,激光传感器恰好在这方面有着独特的优势,两种传感器感知能力的互补以及信息融合方法的应用,不仅可以使机器人感知三维环境,传感器间还可以相互抑制噪声,提高机器人对环境信息的感知能力,使感知的信息更加精确有效。     

测试方法对沥青混合料抗压回弹模量的影响

沥青混合料回弹模量是路面结构设计中一个重要的参数。针对常见的AC-16I、AC-20I两种沥青混合料，在大型精密设备一材料试验系统（MTS）上对其回弹模量进行了试验与分析。试验在0．1～0．7MPa单位压力下，分别用“顶面法”与“侧面法”测试了竖向位移，顶面法中又采用了MTS机架位移传感器和线性位移传感器两种方法，侧面法用了应变规引伸仪测试竖向应变。结果表明，在0．7MPa单位压力下，侧面法比顶面法的回弹模量更接近部颁规范推荐值。同时测出了不同温度下沥青混合料回弹模量，建立了回弹模量与温度之间的关系，为合理确定沥青路面的设计参数提供依据。     

基于腕力传感器的操作臂惯性参数在线识别

论文基于腕力传感器的输出信号探讨了一种在线识别机器人操作臂末端惯性参数的方法，该方法考虑到了腕力传感器接入对机器人系统动力学特性的影响，同时利用腕力传感器真实反映机器人系统力作用和力传递的特点，既能包括机器人关节特性的影响也可以避免理论辨识方法可能出现的“虚幼模型”的问题，该方法还可以用来辨识机器人操作未知工件或工具的惯性参数，这对经常更换操作对象的机器人的精确控制和动力学仿真是非常重要的。     

Reconfigurable robot based on modular joint concept

0IntroductionWiththe rapid progress of the modern science andtechnology,the acquirement and usage of resources willbe extendedtothe spacefromthe earth.But many activi-ties can not be completed without space robots,such asthe construction and maintenance of the InternationalSpace Station(ISS),the release and retrieve of the satel-lite[1,2].Since space robot has been brought forward,upto date,the Canadarm2(SSRMS)is the only real-work-ingrobot manipulator[3].ETS-VII is the worldfirst satel…     

六自由度并联微动机器人全闭环控制系统研究

为了提高基于压电陶瓷驱动的3-PPSR并联微动机器人的定位精度,将一种电容式微位移传感器集成于并联机构上,采用六点式测量法同时得到并联机器人末端六个自由度的位姿.使用微位移循环修正法进行误差分析和补偿,确定初始误差并在此基础上提出了有效的误差补偿方法.在已有的压电陶瓷闭环控制的基础上,利用测量所得的并联机构末端位姿作为反馈信号,采用模糊PID控制法实现了整个机构的闭环控制.     

消除惯性力对机器人腕力传感器输出的影响

由于惯性力的影响，机器人腕力传感器输出的六维信号不能准确反映机械手夹持器与外界环境接触力的大小．理论分析表明，为了消除惯性力对输出的影响，必须知道机械手工作时的加速度．介绍了用以消除惯性力对腕力传感器输出的影响的方法，并详细叙述了腕力传感器中加速度计的设计．     

基于多层径向基神经网络的机器人手爪腕力测量

机器人手爪腕部所受的力的量化对于机器人的安全操作是非常重要的.为了获取手指上力传感器的输出变化,首先对机器人进行标定实验,得到了机器人在行走和操作工件时腕部所受的多维力的信息.分析了利用经典的BP网络、RBF网络方法对机器人手爪腕力测量的缺陷,设计了一种新的神经网络.3R神经网络,对机器人手爪的8个指力传感器数据进行数据融合.结果显示,该方法能大大提高手爪腕部所受的力的估测精度,从而为机器人的安全操作提供了决策依据.     

国外手爪中多传感器数据融合技术的研究概况

近年来 ,多传感器数据融合技术已引起世界范围内的普遍关注 ,成为一个新兴的技术方向 ,并已成功地应用在军事系统、交通系统和智能机器人等研究领域。手爪是空间智能机器人的关键部件之一 ,它集成了视觉、触觉和力觉等多种传感器。为了能进行灵活和自适应的操作 ,机器人手爪必须要采用多传感器数据融合技术。该文介绍了机器人手爪中多传感器集成和数据融合技术的研究概况 ,对我国机器人的研究发展具有一定的借鉴意义。     

基于贝叶斯估计的超声红外复合测距系统

针对单一传感器在复杂环境中测量数据可靠性差以及同一类型多传感器测距盲区无法补偿的问题,提出了一种基于贝叶斯估计的不同类型多传感器复合测距方法。该方法综合了超声与红外2种传感器的优点,利用红外传感器对超声传感器的测距盲区进行补偿,解决了单一类型传感器存在的测距盲区问题。对同一类型多个传感器同时获取的数据动态建立置信距离矩阵,应用椭圆曲线表示的支持程度关系矩阵确定各传感器测量结果中的有效值,并对其应用贝叶斯估计的方法进行数据融合,使测距准确度进一步提高。基于超声红外复合测距移动机器人的仿真实验表明,采用贝叶斯估计方法在保证实时性的前提下提高了测距的准确度,误差为±1 mm,达到了设计要求,为移动机器人的研究提供了参考。     

变分原理的直接寻优算法及最小二乘法变分原理

本文研究基于非线性规划法的变分原理的直接寻优算法，根据粉发原理直接寻优算法所要求的条件即极值条件，对几种变分原理能否运用直接寻优算法给出了结果，指出力学问题从微分，积分方程转化为直接寻优算法的途径，分析了最小二乘法变分原理。本文为用有限元法求解问题提供理论基础，并给出运用变分原理直接寻优算法的算例。     

一种曲柄滑块机构型机械手的设计

提出一种曲柄滑块机构型机械手,它具有结构简单,操作灵巧,控制容易。两手指仅用一个电机驱使手指开闭操作。文中描述了机械手的结构设计与手指位移分析,与现有的多指灵巧手和欠驱动多指杆机器人手相比,这种机械手的结构更为简单、紧凑,且能减少控制的复杂性。     

An analyzing and experimental method based on the resultant motion signals for SCARA manipulator joints

Acceleration reflects vibration of a robot, and the vibration signal can reflect the operation state of the robot.Generally, detection of robot mechanical arm failure requires installing sensors on each joint.This study proposes a method to diagnose the fault by single acceleration sensor only, which is installed at the end of the robot.The operation state of the robot is evaluated by analyzing vibration characteristics of its acceleration.First, a data acquisition function of a programmable multi-axis controller is applied to extract practical motion signals of the robot joints during operation, and prac-tical motion signals are analyzed.Second, synthetic methods to determine acceleration of the end joints of SCARA robots in a Cartesian space is used based on the theory of the Jacobian matrix and the frequency domain of final acceleration is investigated.The relationship between end-and joint-vibration frequencies under given speeds is determined.Then, the method is verified by comparing characteristic frequencies of joint acceleration and synthetic acceleration in Cartesian coordinate sys-tem at different speeds.Finally, some faults can be diagnosed by comparing the acceleration vibra-tion frequency extracted by a single acceleration sensor installed at the end of robot with the normal running state.Thus, this method can be used to monitor the signal variation of each joint without in-stalling sensors on each robot joint.