仿人多指灵巧手的抓取规划与实验
发布时间：2021-04-26 12:31
仿人多指灵巧手作为智能机器人的一种末端执行器,具有独特的仿人机械结构和灵巧的操作性能,可完成对任意形状物体的抓取,为人类的生产生活提供诸多便利。而灵巧手因其较多的自由度和抓取模式的多样性,使得对目标物体的抓取规划变得非常复杂。为使指灵巧手能够在获取物体的形状顶点信息后成功抓取边形物体,本文提出一种抓取规划算法,该算法能够以最小的作用力实现对物体的抓取,防止物体损坏,同时还可以抵抗已知的外力干扰。论文的主要内容如下:以Barrett Hand灵巧手为研究对象,基于D-H法建立其正运动学、逆运动学模型,在此基础上,采用拉格朗日方程对其动力学方程进行求解,得出关节处力矩与关节角位移、角速度和角加速度之间的关系。以单个手指为例进行仿真实验,验证了运动学正解与逆解以及动力学方程的准确性。在对灵巧手特点进行分析的基础上,提出一种基于最大稳定性的灵巧手抓取位置规划算法。根据物体的形状与灵巧手的手指数目,对抓取问题进行描述,并简化抓取问题。提出物体特征平面的概念,基于原始接触力螺旋以及力封闭模型及其相关理论,求解能够使手指稳定抓取物体的初始位置的算法。以最大内切球法则作为抓取性能指标,以最大稳定性为目...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 仿人多指灵巧手的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 仿人多指灵巧手的抓取规划研究现状
1.3.1 ―经验法‖的发展概况
1.3.2 ―分析法‖的发展概况
1.4 论文主要研究内容
2 仿人多指灵巧手的运动学与力学分析
2.1 引言
2.2 基于Barrett灵巧手的运动学与动力学建模
2.2.1 Barrett灵巧手简介
2.2.2 基于Barrett灵巧手的运动学建模
2.2.3 基于Barrett灵巧手的动力学建模
2.3 仿真验证
2.4 本章小结
3 基于最大稳定性的灵巧手抓取位置规划
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 原始接触力螺旋及力封闭模型
3.4 初始抓取位置规划
3.5 抓取稳定性性能指标评价
3.6 基于抓取性能指标的抓取位置优化
3.7 基于最大稳定性的最优抓取位置规划算法
3.8 计算实例
3.8.1 平面物体抓取实例
3.8.2 空间物体抓取实例
3.9 本章小结
4 灵巧手的最小抓取作用力规划
4.1 引言
4.2 基本概念
4.3 手指作用力规划算法的提出
4.3.1 抓取力与操作力
4.3.2 灵巧手手指作用力的计算
4.3.3 最小手指作用力的计算
4.4 计算实例
4.5 本章小结
5 仿人多指灵巧手抓取规划实验与分析
5.1 引言
5.2 仿人多指灵巧手的仿真实验
5.2.1 仿真软件概述
5.2.2 仿真环境的建立
5.2.3 仿真实验及结果
5.3 仿人多指灵巧手的抓取规划实验
5.3.1 灵巧手抓取系统的设计和实验
5.3.2 Harris角点检测
5.3.3 抓取实验
5.5 实验结果与分析
5.5.1 实验结果
5.5.2 实验结果分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]凸分析的性质研究[J]. 石乙英,张玉春. 科技展望. 2015(14)
[2]人造皮肤研究获重大突破[J]. 科学观察. 2012(04)
[3]气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand[J]. 王志恒,钱少明,杨庆华,鲍官军,张立彬. 机器人. 2012(02)
[4]五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J]. 刘伊威,金明河,樊绍巍,兰天,陈兆芃. 机械工程学报. 2009(11)
[5]HIT/DLR灵巧手单手指的阻抗控制[J]. 刘伊威,金明和,杨磊. 机械与电子. 2005(10)
[6]基于MEMS技术的微型传感器[J]. 李学东,余志伟,杨明忠. 仪表技术与传感器. 2005(09)
[7]人手到灵巧手指尖运动映射的实现[J]. 刘杰,孙汉旭,张玉茹. 北京邮电大学学报. 2005(02)
[8]机器人多指灵巧手及其驱动系统研究的现状[J]. 张立彬,杨庆华,胥芳,鲍官军,阮健. 农业工程学报. 2004(03)
[9]人手抓持识别与灵巧手的抓持规划[J]. 李继婷,张玉茹,张启先. 机器人. 2002(06)
博士论文
[1]多智能体系统协调控制中的若干问题研究[D]. 刘学良.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]一种齿轮—腱欠驱式三指灵巧手的研制[D]. 温礼刚.大连理工大学 2017
[2]机器人多指手的智能控制方法研究[D]. 马志峰.南京航空航天大学 2006
本文编号：3161417
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 仿人多指灵巧手的研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 仿人多指灵巧手的抓取规划研究现状
1.3.1 ―经验法‖的发展概况
1.3.2 ―分析法‖的发展概况
1.4 论文主要研究内容
2 仿人多指灵巧手的运动学与力学分析
2.1 引言
2.2 基于Barrett灵巧手的运动学与动力学建模
2.2.1 Barrett灵巧手简介
2.2.2 基于Barrett灵巧手的运动学建模
2.2.3 基于Barrett灵巧手的动力学建模
2.3 仿真验证
2.4 本章小结
3 基于最大稳定性的灵巧手抓取位置规划
3.1 引言
3.2 问题描述
3.3 原始接触力螺旋及力封闭模型
3.4 初始抓取位置规划
3.5 抓取稳定性性能指标评价
3.6 基于抓取性能指标的抓取位置优化
3.7 基于最大稳定性的最优抓取位置规划算法
3.8 计算实例
3.8.1 平面物体抓取实例
3.8.2 空间物体抓取实例
3.9 本章小结
4 灵巧手的最小抓取作用力规划
4.1 引言
4.2 基本概念
4.3 手指作用力规划算法的提出
4.3.1 抓取力与操作力
4.3.2 灵巧手手指作用力的计算
4.3.3 最小手指作用力的计算
4.4 计算实例
4.5 本章小结
5 仿人多指灵巧手抓取规划实验与分析
5.1 引言
5.2 仿人多指灵巧手的仿真实验
5.2.1 仿真软件概述
5.2.2 仿真环境的建立
5.2.3 仿真实验及结果
5.3 仿人多指灵巧手的抓取规划实验
5.3.1 灵巧手抓取系统的设计和实验
5.3.2 Harris角点检测
5.3.3 抓取实验
5.5 实验结果与分析
5.5.1 实验结果
5.5.2 实验结果分析
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]凸分析的性质研究[J]. 石乙英,张玉春. 科技展望. 2015(14)
[2]人造皮肤研究获重大突破[J]. 科学观察. 2012(04)
[3]气动机器人多指灵巧手——ZJUT Hand[J]. 王志恒,钱少明,杨庆华,鲍官军,张立彬. 机器人. 2012(02)
[4]五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J]. 刘伊威,金明河,樊绍巍,兰天,陈兆芃. 机械工程学报. 2009(11)
[5]HIT/DLR灵巧手单手指的阻抗控制[J]. 刘伊威,金明和,杨磊. 机械与电子. 2005(10)
[6]基于MEMS技术的微型传感器[J]. 李学东,余志伟,杨明忠. 仪表技术与传感器. 2005(09)
[7]人手到灵巧手指尖运动映射的实现[J]. 刘杰,孙汉旭,张玉茹. 北京邮电大学学报. 2005(02)
[8]机器人多指灵巧手及其驱动系统研究的现状[J]. 张立彬,杨庆华,胥芳,鲍官军,阮健. 农业工程学报. 2004(03)
[9]人手抓持识别与灵巧手的抓持规划[J]. 李继婷,张玉茹,张启先. 机器人. 2002(06)
博士论文
[1]多智能体系统协调控制中的若干问题研究[D]. 刘学良.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]一种齿轮—腱欠驱式三指灵巧手的研制[D]. 温礼刚.大连理工大学 2017
[2]机器人多指手的智能控制方法研究[D]. 马志峰.南京航空航天大学 2006
本文编号：3161417
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