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...     

HIT/DLR多指手稳定抓取的控制策略

提出了一种新的多指灵巧手实现稳定抓取的位置/力矩控制策略.该策略基于阻抗控制的思想,在力矩控制器的基础上引入位置控制信息,并利用观测器对手指的控制模式进行切换.可以分别实现自由空间中的位置轨迹跟踪和约束空间中的精确力跟踪.虽然控制模式及输入信号在自由空间和约束空间有所改变,但核心的控制器都为同一个力矩控制器,可以保证过渡过程的平稳性,实现了多指手对物体实施精确的抓取.实验结果证明了该控制策略的有效性和可行性.     

Development of an underactuated prosthetic hand with the step motor

0IntroductionThe design condition of electromyography(EMG)prosthetic handis different fromthe industrial robot handmainlyinits decorative nature,weightlimit andfunction.Generally commercial prosthetic hands are basically sim-ple grippers having one or two DOF(degree of freedom),which cannot meet the needs of the users[1].In thisstudy,we developed a multi-fingered anthropomorphicrobot handfor the EMGprosthetic handto realize activityof dailyliving[2].Based on underactuated mechanism[3],andt…     

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.     

神经假肢手的感知反馈重建技术及应用

 重建假肢手的感知反馈功能是当前神经康复工程的重大挑战之一。从触觉感知的神经基础、重建技术分类及其应用等方面,综述了神经假肢手人机交互技术的进展。功能性电刺激是常用的神经调控技术,可用于刺激大脑皮层、外周神经及皮肤感受器等,达到重建感知功能的目的,并已取得一些重大技术突破和临床应用。基于诱发指感的表面电刺激技术可形成一种非侵入神经接口,结合神经移植再造感知功能,有很好的应用前景。关键词神经假肢手;感知反馈技术;电刺激     

具有触滑觉功能的肌电假手

研制了一种可以感知触滑觉的智能假手.传感器采用有机压电(PVDF)材料为敏感元件,在传感器外表面贴有点阵状结构的橡胶表皮.当假手接触到物体时,传感器产生一个阶跃响应;当物体滑动时,导致点阵状结构表皮振动,产生交变的滑动响应信号.这样传感器可以检测并判断出触觉和滑觉信号.这种利用交变压电信号来判断滑动的方法,简单易行,反馈实时性高.实验表明,安装有这种传感器的假手可以安全地握取易碎或者比较柔软的物体,克服了传统假手的弊端,提高了仿生性能.     

智能机器人灵巧手的研究

介绍了过去几年DLR开发的一型和二型手．DLR－I手是一种多传感器4指手,它具有12个关节（每个手指具有3个关节）。这些关节集成在手指和手掌内,作为世界上最复杂的机械手之一的DLR－I手共具有112个传感器,大约1000个机械零件和1500个电子元件。手的关键部件是人工肌肉,这是一种小巧但动力很强的线性驱动器,它是首先实现替代液压和气压驱动器的机电驱动器之一,基于DLR－I手的实验结果研制的DLR－Ⅱ手具有以下4个明显的优点：（1）可重构的手掌;（2）易于维护的开放式结构;（3）采用了新的通讯结构,使得手的引出线从DLR－I手的400根减少到12根;（4）为实现手的精确操作,每个手指的指尖安装了一个微型6维力／力矩传感器,每个手指指尖的输出力从10N增加到了30N。DLR－Ⅱ手将在服务机器人领域发挥重要的作用。     

基于CFFCA的全驱动五指灵巧手抓取研究

为精确控制灵巧手对目标物体的抓取,针对灵巧手对目标物体的抓取控制实时性不高的问题,设计了全驱动五指灵巧手试验样机DH-MN-I。分析了单根手指的正运动学与逆运动学,提出了接触力反馈控制算法( CFFCA: Contact Force Feedback Control Algorithm) ,利用压力传感器的反馈值,实时控制灵巧手和目标物体之间的接触力,并且详细描述了灵巧手的强力抓取和精确抓取两种抓取模式。在全驱动五指灵巧手试验样机DH-MN-I 上的实验证明,在两种抓取模式下该算法对两种尺寸的目标物体实现抓取控制是可行的。利用提出的接触力反馈控制算法可控制全驱动灵巧手和目标物体之间的接触力,实现灵巧手对不同大小的目标物体的稳定抓取操作,实验结果表明,该算法实时性较好,有很高的灵巧性,具有应用价值。     

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。     

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．     

人手抓取特性与机械手神经网络抓取策略

分析了人手抓取的各种姿态,提出了３种基本的抓取姿态结构,并举例说明了人手的阎姿态分解为３种基本姿态的组合,基于人手的巧手性,机械手的抓取可模仿人手的抓取特性,根据姿态,物体,任务之间的关系,提出了神经网络规划的抓取方法,并设计相应的神经网络。     

传统握拳法和握手式握拳法在手背静脉穿刺的应用

目的探讨提高手背静脉穿刺一次性成功的握拳方法。方法随机抽取200例患者同时采用传统握拳法和握手式握拳法实施操作，分析比较结果。结果握手式握拳法在手背静脉穿刺时能提高一次性穿刺成功率，比传统握拳法更具优势（P〈0．05）。结论握手式握拳法能克服传统握拳法中的诸多不足，有效提高一次性穿刺成功率，是手背静脉穿刺时值得推行的一种握拳方法。     

Autonomous control of multi-fingered hand

This paper describes a novel autonomous control strategy of multi-fingered hand based on a modular control system of dexterous manipulation. A simple proportional-integral-derivative(PID) position control with friction compensation, which requires few friction parameters, is used to realize accurate and smooth trajectory tracking in pregrasp phase. In grasp and manipulation phases, an event-driven switcher is adopted to determine the switching between unconstrained position control and constrained torque control, and an improved explicit integral force control strategy is implemented to realize simultaneously stable contact transition and accurate force tracking. Experimental results have verified the effectiveness of the proposed autonomous control strategy of multi-fingered hand.     

一种3自由度仿人型假手的肌电控制

采用支持向量机作为分类器,通过在健康受试者前臂处安放8个表面肌肤干电极提取肌电信号,使用信号均值作为特征,以较高成功率实现人手10种姿态的分类.分类结果加窗后输出至3自由度假手控制器,实现"姿态跟随"以及"位置/力矩迭加"两种控制方法.试验结果表明,手部姿态的多模式识别使得多自由度肌电假手的控制更加柔顺,体现了较高的灵巧性与功能性.     

人工挖孔桩检测方法及应用实例

从实际应用角度出发,对人工挖孔桩完整性及承载力检测方法进行了分析、总结,提出了桩身缺陷程度及扩底大小的初步判断依据,并通过应用实例,阐述了检测方法的效果.     

徒手练习在化学实验教学中的运用研究

以行为主义学习理论为基础，遵从实验教学原则，设计徒手练习教学方案。以移液操作为典例，从实验完成时间、学生对知识的掌握情况、学生实作的准确度和熟练度等方面，探讨徒手练习在化学实验教学中的运用效果。     

浅析表人名类词缀“X手”之形成

运用现代汉语词汇及语法方面的理论知识,把微观和宏观相结合,历时和共时相结合,从语法化及词义引申两个方面分析了现实生活中"X手"类表人名类词缀的产生、发展过程及原因。     

基于能量耦合的船舶起重机消摆控制

为了解决船舶起重机在外部海浪干扰下负载摆动幅度大、小车定位精度不高、抗干扰能力差的问题,通过非线性能量耦合方法,应用欧拉-拉格朗日方程对带有船舶横摇以及船低沉降的船舶起重机进行动力学建模,然后构造了一种复合型误差信号来增强小车运动特性以及船舶载荷摆动的耦合关系并将动力学模型转化.在此基础上设计控制器,并进行了基于李雅普诺夫(Lyapunov)方法的稳定性证明和仿真模拟实验.验证了该方法在复杂情况下的可行性,实现船舶起重器系统在平衡点的渐进稳定性.可见所提的控制方法具有良好的控制性能、适应性和鲁棒性.对于运输过程中摆角抑制、系统定位和效率提高具有良好的效果.     

高欠驱动的拟人机器人多指手

为改进清华大学研制的TH-1型拟人机器人手的传动机构,设计了一种欠驱动手指机构。该手指机构可用于拟人机器人手上,以较少的驱动器获得较多的关节自由度,同时获得较好的自适应抓取功能,降低装置对控制系统的要求。以该欠驱动手指机构为基础,设计了一种高欠驱动的拟人机器人多指手——TH-2手。研究结果表明:TH-2手具有高度拟人化、高欠驱动和高集成度,以及实时控制容易、体积小、质量轻、抓取功能较强等优点;TH-2手适合安装在拟人机器人上使用。     

手背静脉识别的图像处理算法

提出了一种手背静脉图像的有效区域提取方法,在获得手背静脉图像的有效区域后,对图像进行增强和平滑处理,采用动态阈值分割算法对图像进行分割,对分割结果进行平滑细化和去除毛刺处理。仿真实验表明,该算法能够获得失真较小的静脉骨架。