仿人机器人双臂推车作业稳定控制方法研究

发布时间：2020-11-08 23:44

　　 近年来,随着传感器和人工智能等技术的不断进步,机器人开始进入人们的生活,为人类提供服务。仿人机器人由于具有与人相似的外形和动作特征,一方面易于为人类从心理上所接受,与人和谐共处;另一方面能够像人一样在日常生活环境中作业,而无需改变原本为人设计的生活工具,因此具有广阔的应用前景。仿人机器人为人提供的服务中,准确辨识目标、双足稳定步行、双臂协同作业的移动作业(Mobile Manipulation)是一种重要的作业类型,涉及到仿人机器人的计算机视觉、双足稳定性控制和力交互控制等多个关键问题。在国内外仿人机器人研究领域受到了广泛关注。本文针对仿人机器人双臂推车作业的稳定控制方法开展研究。首先针对推车作业目标识别,提出了一种基于分段拟合的单目视觉测距方法,实现了仿人机器人对室内目标物体的准确识别与定位;其次开展了双臂推车作业柔顺控制方法的研究,通过检测仿人机器人双足底部共8个力传感器信息,来感知机器人推车时的全身受力和姿态变化,并实现了双臂、腿部和全身的作业力柔顺控制,进行了实验验证;再次,开展了仿人机器人全身移动作业的任务规划和控制方法研究,针对不同载重负荷,进行了推车作业实验;最后使用仿人机器人NAO平台进行了推车作业的综合实验,验证了所研究的目标定位、双臂柔顺控制和移动作业稳定性控制的有效性。实验结果表明,仿人机器人可以较好的完成室内环境目标识别与趋近抓取、双臂力交互柔顺输出控制和大载重移动作业全身稳定性控制,可以完成推动其自身体重约6.7倍的作业目标。
【学位单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242
【部分图文】：

第 1 章 绪论1.2 仿人机器人国内外研究现状1.2.1 仿人机器人国外研究现状欧、美、日、韩等国家都相继进行了仿人机器人的研究，成功研制出许多先进的仿人机器人平台。日本的仿人机器人的研究由来已久。HRP 是由日本 AIST 公司研发的一种仿人机器人，如图 1-1 所示。它是日本商业化最成功的人形机器人平台[4]。HRP-5P 为最新研发的一台机器人，结合 AI 技术可以识别空间物体，在大型空间与工程中进行装配，可独立完成一定的工作，如取素材、进行装配等。HRP-5P 高 182 厘米，重 101kg，头部两个自由度、腰部三个自由度、手臂有八个自由度、脚有六个自由度。HRP-5P 结合了卷积神经网络进行影像的深度学习辨识，可以在光照环境较差的情况下检测到十种物体。

它是日本商业化最成功的人形机器人平台[4]。HRP-5P 为最新，结合 AI 技术可以识别空间物体，在大型空间与工程中进行装配，工作，如取素材、进行装配等。HRP-5P 高 182 厘米，重 101kg，头部三个自由度、手臂有八个自由度、脚有六个自由度。HRP-5P 结合行影像的深度学习辨识，可以在光照环境较差的情况下检测到十种物图 1-1 HRP 机器人Fig.1-1 HRP robot

第 1 章 绪论 Petman 的基础上研发了新型机器人 Atlas[6g，身高约为 1.8 米，有液压驱动的 28 个自由助，如图 1-2 所示。Atlas 具有超强的稳定性时可以快速反应，选择新的落脚点达到动态动作，运动灵活。Schaft 公司研发的仿人机器人，高 1.48 米，重动生成、规划、用户界面和运动控制的必要ARPARobotics Challenge 中获得了冠军。
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本文编号：2875536