机器人多指手的位置一力混合控制

分析了一类机器人多指手的动力学模型的特点,针对这类机器人多指手在运动和抓握２个过程中动力学特性有根大差异的特点,提出了１种切实可行的位置─力混合控制方案,并成功的应用于北京科技大学双拇指手控制系统。     

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．     

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.     

基于虚拟现实技术的排牙机器人应用研究

为了能很好地解决众多老年无牙颌患者全口义齿修复问题,针对排牙机器人的多指手进行结构优化设计,采取3个手指、9个自由度的多指灵巧手完成人工牙的抓取和排列任务,采用D-H坐标法建立了排牙机器人的正运动学模型,同时给出了转动和平移关节的位置和方向表达式,并在基于maflab／simulink仿真平台上应用虚拟现实技术进行了三维仿真,对排牙机器人的临床应用研究具有重要意义。     

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。     

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.     

基于变胞原理的坚果剥壳机械手接触建模与构型研究探析

坚果是中国重要的经济林树种,壳仁分离是坚果精深加工的关键环节,目前普遍存在剥壳率低、损失率高、果仁完整性差等问题。建立准确的果壳与剥壳机械接触模型是破壳力分析的基础。树坚果果壳表面粗糙、外形不规则,接触区域不能抽象为规则的几何形状,如何建立面接触约束模型是实现无损伤壳仁分离的关键问题。以研究坚果壳仁分离机械手的破壳机理、结构设计为目标,提出一种变胞多指机械手,分析了坚果脱壳技术、剥壳机械手接触建模的研究现状,介绍了变胞机构的起源和应用研究概况,并阐述了坚果剥壳机械手的研究内容与发展前景。