基于可重构虎克铰链副的仿人变胞手设计与分析

三指手能够模仿人手的大拇指、食指和中指的姿态,从而实现仿人手的动作.变胞手掌的引入,更加提升了机械手的工作空间以及抓取可适应性.着眼于对手掌的仿生设计,基于可重构虎克铰链副(r T铰链副),设计出一款新型的仿人变胞手,使机械手可以部分模拟出人手的真实动作,从而增强机械手在空间中的抓取能力.将含有r T铰链副的六杆机构作为机械手的手掌,基于r T铰链副的可重构特性,使机械手的手掌在r T铰链副的不同构态下呈现出不同的运动方式,变胞手的手掌操作平面与Oxy平面的倾角以及手掌工作空间的大小也可以呈现不同的变化.因为当手指长度固定时,若要获得最大操作空间,机械手手掌的半径与物体半径有近似正比例对应关系,因此机械手掌半径的较大变化有利于提高机械手的抓取灵活性.此外,此机械手掌在非奇异构型下的单自由度特性也有利于机械手的控制,提高其工作稳定性.运用旋量系分解与基于公共约束和冗余约束的活动度扩展准则分析了该手掌在其工作空间内两个奇异位姿及其过渡姿态的活动度,并计算了新型变胞手在不同工作模式下手掌的工作空间大小及手掌工作平面位置,同时给出了手指操作平面倾角的变化与手掌半径的变化,展示了采用此变胞机构作...     

欠驱动灵巧手的优化设计及仿真分析

传统欠驱动机械手的运动空间相对固定、操作功能单一,对抓取物没有较强的自适应性,为此设计一种新的连杆式欠驱动灵巧手机构,并进行设计优化和仿真抓取实验。阐述了该灵巧手的整体机构设计及工作原理,其可实现包络和指尖两种抓取模式。根据手指的几何尺寸采用协同耦合方式设计手掌尺寸,利用可变手掌协同手指抓取,提高了灵巧手在抓取形状复杂和不同尺寸物体时的自适应性。基于虚功原理建立灵巧手单指各关节的接触力模型,针对抓取过程中存在的抓取力不足及抓取不稳等问题,使用NSGA-II优化算法对单指机构的杆长进行尺度综合。利用建立的虚拟样机进行仿真抓取实验,结果表明,该灵巧手具有较强的自适应性,能够稳定抓取多种形状和尺寸的物体。     

三指灵巧手的结构优化设计

对多指灵巧手结构形式进行了优化分析，对手指参数、三指灵巧手位姿进行了优化设计．得出了包括1个手掌、3个手指、9个回转关节的灵巧手结构，该结构既适合于抓取物体又具有较好机械特性，为以后灵巧手的控制研究提供基础．     

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     

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.     

灵巧手操作的可视化仿真系统

在将人手的抓取动作转化成灵巧手的抓取动作指令时,为快速验证手势识别和姿态转换模块的功能,同时避免由于指令的错误可能引起灵巧手的手指相互碰撞或对手指的驱动机构产生损害,特开发了灵巧手的三维仿真系统。采用3D图形软件包OpenInventor作为图形开发工具，实现了灵巧手的姿态模拟和碰撞检测功能。     

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。     

多指灵巧手的运动学模型研究

要对灵巧手的各个关节进行实时控制,就必须要对各关节的位移、速度、加速度、力等情况进行研究．以自行设计的仿人多指灵巧手结构为基础,建立DH模型,对灵巧手的位姿和坐标变换进行分析,设置手指各关节的坐标系,确定各关节的齐次坐标变换矩阵,建立运动学方程．运用运动学的正解和逆解,分析、求解出相应的参数．为下一步研究动力学以及研究灵巧手的抓取规划和运动控制提供依据,从而灵巧手达到良好的动态性能和最优指标．     

一种欠腱驱动的四指机械手

文章提出一种欠腱驱动的四指机械手.每个多指节手指仅用一根腱驱动手指弯曲运动,与现有多指灵巧手和欠驱动多指杆机械手相比,这种欠腱驱动的四指机械手具有结构简单、紧凑,且能减少控制的复杂性、重量和成本,并能实现多功能地抓取不同物体的能力.     

变抓取力的欠驱动拟人机器人手

由于传统的灵巧手自由度过多,控制复杂,驱动和控制系统体积过大,因而无法用于拟人机器人上。该文设计了变抓取力的欠驱动拟人机器人手TH-1。其食指采用了新颖的变抓取力手指机构,可实现稳定抓取。其拇指采用了新型的欠驱动手指机构,可以用较少驱动器获得较多的自由度。TH-1手的电机、驱动与控制系统等完全嵌入手掌,在外观与尺寸上均与人手相似,具有质量小、自由度少、控制简单、结构紧凑、适应性强等特点。实验结果表明:TH-1手可成功安装于TH-1拟人机器人手臂,可完成常见伸展、握拳和以适当的力稳定抓取不同尺寸物体等拟人动作。该文研究的变抓取力机构和欠驱动机构也可应用于其他传动类型的手上。     

基于局部邻域四值模式的掌纹掌脉融合识别

为了解决掌纹掌脉识别技术中稳定性差和识别率低的问题,提出一种基于局部邻域四值模式的掌纹掌脉融合识别算法。对掌纹掌脉图像利用非下采样轮廓波变换(non-subsampled contourlet transform,NSCT)进行分解,将得到的低频和高频子图像分别利用区域能量和图像自相似原理进行融合;利用局部邻域四值模式(local neighbor quaternary pattern,LNQP)获取掌纹掌脉融合图像的纹理特征向量,并用主成分分析(principal component analysis,PCA)算法对其进行降维;根据特征向量间的汉明距离实现匹配识别,并在PolyU图库和SUT图库上完成仿真验证。实验结果表明,算法的最低等误率分别为0.17%和0.75%,与其他传统及最新算法相比,算法能够有效地提取掌纹掌脉图像的纹理特征,具有良好的识别性能,并且掌纹掌脉特征的融合增强了系统的安全性。     

The anthropomorphic design and experiments of HIT/DLR five-fingered dexterous hand

This paper presents a new developed anthropomorphic robot dexterous hand:HIT/DLR Hand Ⅱ.The hand is composed of an independent palm and five identical modular fingers,and each finger hasthree degree of freedom(DOFs)and four joints.All the actuators and electronics are integrated in thefinger body and the palm.Owing to using a new actuator,drivers and a novel arrangement,both thelength and width of the finger is about two third of its former version.By using the wire coupling mecha-nism,the distal phalan...     

多环空间连杆机构摆动力完全平衡的单位向量法

本文提出了多环空间连杆机构摆动力完全平衡的单位向量法.这种建立于向量代数基础之上的方法,是用在机构各构件上固接相互垂直的三单位向量表示机构的质心方程,再利用闭环向量方程和相邻构件某些单位向量的关系消去一些线性相关的单位向量,从而导出机构的摆动力平衡条件.此方法不需进行坐标变换矩阵的运算,导出的平衡条件为标量形式,推导过程简单,并能得到最少数目的机构平衡条件,文中给出了若干实例.     

人机交互过程中数字手势的识别方法

为了获得简单、高效的数字手势识别方法,增加使用者舒适的体验,提出一种基于Kinect融合深度信息和骨骼信息的数字手势识别方案.首先,使用Kinect进行深度数据的采集,建立深度图像;其次,结合骨骼追踪系统,提取人体轮廓,运用深度阈值法从轮廓中分割出手部区域,并进行二维图像的重建;再次,利用手腕和手掌骨骼点准确分割出手掌区域,并运用图像形态学开运算进行处理,得到不含手指的图像,进而提取掌心坐标;最后,计算半径,确定掌心圆,采用圆的边界和手指相交次数的方式识别手指个数.实验结果表明:数字手势识别方案能够准确、高效地识别数字手势.     

基于凸包算法的指尖识别方法

针对现有指尖检测方法容易受背景的干扰,并且指尖误判点较多的情况,提出了一种基于凸包分析的指尖检测算法。首先,为减少类肤色背景和光照对手部轮廓提取的影响,采用YCbCr肤色模型和背景差分法相结合的方法提取手部轮廓;然后采用快速凸包算法获得手部轮廓的凸包,并利用凸包顶点和缺陷点计算出掌心的坐标,根据凸包缺陷深度和手指几何特征及曲率特征检测手指指尖;最后采用有灯光和类肤色背景干扰的环境,而不是背景单一的环境进行实验,验证了所提算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法可以有效识别出指尖数目和手掌的位置,实现简单的数字手势（0~5）的识别,具有较强的鲁棒性。     

基于矩阵传递的液压缸稳定性分析及参数优化

液压缸由直径不同的缸体和活塞杆构成,工程上可视为承受轴向压缩的阶梯细长压杆,须进行稳定性校核.把液压缸的每段结构视作一个受压单元,受压单元中的弯矩和剪力都分别表示二维状态向量的单元矩阵,通过各单元传递矩阵相乘,获得受压状态活塞杆两端的状态向量关系,根据液压缸两端约束条件,推导液压缸稳定性普遍方程.结合MATLAB参数优...     

基于CDMA2000移动目标的探测方法研究

针对目前车载式移动目标探测系统复杂、受环境影响较大、灵活性差等缺点,提出了一种基于CDMA2000移动目标的手持式设备探测的实现方案,介绍了手持式探测设备的各个模块功能,给出了整个系统工作原理及流程,重点描述了手持式设备探测的实现方案,最后又提出了进一步的实施措施。     

机器人三维多轴孔装配接触力建模

提出的二元素法可简洁地描述装配件的特征，并利用旋量法和广义单位位移法对机器人三维三轴孔装配过程中的接触力进行理论分析，得到了接触点位置、法矢量．计算了接触力，解决了冗余性问题．     

全手形特征的生物识别技术综述

全手形特征多模态生物识别是结合指纹、手形和掌纹的全手形特征信息,具有信息更全面可靠的独特优势,能有效地提高生物特征识别的准确率。本文简述了全手形生物特征识别技术的基本原理和一些关键技术,对目前流行的各种单模态和多模态生物特征的优势和不足进行了分析,并对生物特征识别技术中存在的问题和未来的研究方向进行了讨论。