可变形操作臂的快速标定算法与无参运动学控制方法

发布时间：2021-04-06 09:04

　　共融机器人（Coexisting-Cooperative-Cognitive Robots,Tri-Co Robots）是影响世界的颠覆性技术,是新一代机器人的使能技术。作为共融机器人中的典型代表,服务机器人工作在非结构化的工作环境中,面临着复杂动态环境及多种多样的作业任务的挑战。同时,服务机器人需要与人共享空间或与人紧密接触。因此,灵巧作业与安全交互是服务机器人的基本属性。传统的刚性机械臂由于存在工作空间固定、不具有本质安全等问题而难以满足人机共融的需求。近年来,软体柔性臂由于其在安全交互、灵巧作业等方面的优势而逐渐成为了机器人领域的研究热点。然而,软体机器人也存在负载能力弱、控制困难等问题。面向灵巧作业和安全交互等多方面的需求,本文创新性地设计了一种将刚-柔机制相结合的可变形操作臂。其中,操作臂的刚性连杆被替换为由一系列被动球形关节依靠摩擦力相互铰接组成的可变形连杆。一方面,可变形臂可根据不同任务需求相应地改变可变形连杆的形状以获得更加灵巧的工作空间;另一方面,可变形臂可通过选择合适的预紧力获得比软体柔性臂更大的负载能力。基于该可变形臂,本文完成了对可变形连杆的静力学建模,实现了对... 

【文章来源】：南开大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：175 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a).章鱼;(b).章鱼肌肉结构;(c).单条仿章鱼臂;(d).仿章鱼机器人.

气动驱动机器人以德国 Festo 公司研发的仿大象鼻为代表[24–28]，如图1.2所示。这类机器人通过控制软腔体中的气流可控制机器人向各个方向弯曲、伸长，灵活度较高。同时，由于采用软体材料制作本体，该类机器人不会对人和环境造成较大的损害，具有本质安全。气动驱动机器人由于其在安全交互、灵巧操作等方面的优势，引起了众多研究学者的关注。越来越多的气动驱动[52, 53]或液体驱动等流体驱动[54]的机器人被研发出来，如图1.3所示。然而，气动驱动机器人往往结构复杂、外形肥臃、噪声大，难以应用于家庭服务环境中。3

其他类型的气动/流体驱动机器人.a)BerlinUniversityofTechnology研制的气动灵巧

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于视觉标志间相对位姿的可变形臂标定方法[J]. 郝洁,李高峰,孙雷,卢翔,张森,刘景泰.  自动化学报. 2018(08)
[2]仿象鼻机械臂的运动学分析及实验[J]. 田加文,王田苗,史震云,罗瑞东.  机器人. 2017(05)
[3]基于软体机器人冗余自由度的实时避障位置控制[J]. 倪杭,王贺升,陈卫东.  机器人. 2017(03)
[4]冗余机器人逆运动学解流形的多目标优化[J]. 徐朋,赵东标,程锦翔,应明峰,李奎,徐铠.  机器人. 2016(06)
[5]仿章鱼软体机器人形状控制[J]. 张润玺,王贺升,陈卫东.  机器人. 2016(06)
[6]基于群论的六足机器人运动空间研究[J]. 魏武,叶春台,袁银龙.  机器人. 2016(05)
[7]人机共融开启智能机器人新纪元[J]. 尤放.  商业观察. 2015(Z1)
[8]与人共融——机器人技术发展的新趋势[J]. 何玉庆,赵忆文,韩建达,于海斌,王越超,王天然.  机器人产业. 2015(05)
[9]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济.  中国机械工程. 2015(17)
[10]An Analytic and Optimal Inverse Kinematic Solution for a 7-DOF Space Manipulator[J]. WANG Yingshi,SUN Lei,YAN Wenbin,LIU Jingtai.  机器人. 2014(05)

博士论文
[1]与人共融的家庭服务机器人定位与导航[D]. 段朋.山东大学 2015



本文编号：3121168