软体机械手遥操作系统设计和实验研究

发布时间：2021-05-12 08:04

　　本文以驱动感知一体化气动软体机械手为研究对象,围绕气动软体机器人在远程非结构工作环境下因缺乏信息反馈、气源不便而导致其工作能力降低、应用范围受限等问题,以实现其远程可靠控制为目标,尝试将柔性传感器技术、虚拟现实技术和物联网通信技术引入到对软体末端远程闭环控制当中,在驱动感知一体化软体致动器的构型设计、软体致动器力学模型分析、样机制作工艺、控制系统设计、虚拟场景设计和遥操作系统实验等方面开展系统的研究。首先,对软体机器人遥操作系统进行总体结构设计,将系统划分为近地系统和远地系统,确定遥操作系统的主要构成部分,对系统的不同控制方案进行分析,选择建立遥操作系统所需要的软件平台和运行环境。其次,基于“快速气动网络”的设计理念,以提高气密性、可靠性和可拆卸为原则对驱动感知一体化的软体致动器进行构型创新设计,推导出软体基体硅胶材料的本构模型和相关参数,对致动器进行非线性有限元分析,预估软体致动器的大致工作气压范围。基于常曲率假设和应力均布假设,建立软体致动器气压和弯曲角度的力学理论模型,并通过致动器充气实验对理论模型进行修正。再次,基于形状沉积制造思想,以提高可靠性、简化工艺步骤为原则,设计了软体... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 软体机械手研究及应用
    1.3 虚拟现实技术发展现状
    1.4 机器人遥操作系统研究概况
    1.5 论文主要研究内容和结构
第2章 遥操作系统总体方案设计
    2.1 引言
    2.2 遥操作总体结构分析
        2.2.1 软体末端遥操作系统结构设计
        2.2.2 系统控制方式分析
        2.2.3 系统运行环境
    2.3 主从端选择和设计
    2.4 本章小结
第3章 软体致动器设计理论
    3.1 引言
    3.2 驱动感知一体化软体致动器结构设计
    3.3 软体致动器有限元分析
        3.3.1 材料本构模型分析和参数确定
        3.3.2 致动器有限元结果分析
    3.4 软体致动器输入输出映射关系
    3.5 致动器运动实验分析
        3.5.1 薄片式弯曲传感器测定
        3.5.2 致动器实验及理论验证
    3.6 本章小结
第4章 工艺设计与多功能控制系统搭建
    4.1 引言
    4.2 驱动感知一体化软体末端制作工艺研究
        4.2.1 致动器模具设计
        4.2.2 致动器成型工艺研究
        4.2.3 仿人手自感知软体末端样机制作
    4.3 软体末端多功能控制系统设计
        4.3.1 控制系统逻辑结构
        4.3.2 控制系统硬件结构
    4.4 系统通讯协议与软件界面
    4.5 本章小结
第5章 虚拟场景建立与遥操作系统实验
    5.1 引言
    5.2 虚拟作业场景的建立
        5.2.1 软体致动器3Dmax建模
        5.2.2 Unity3D虚拟作业场景的建立
    5.3 Unity3D脚本设计
    5.4 软体末端遥操作系统实验
        5.4.1 遥操作系统实验平台
        5.4.2 遥操作系统手势映射实验
        5.4.3 遥操作系统抓取实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Unity3D的机器人仿真实验系统[J]. 庄严,卢阿丽,杨庆.  电子技术与软件工程. 2018(03)
[2]基于虚拟现实的机器人遥操作关键技术研究[J]. 倪得晶,宋爱国,李会军.  仪器仪表学报. 2017(10)
[3]软体机器人前沿技术及应用热点[J]. 侯涛刚,王田苗,苏浩鸿,常帅,陈令坤,郝雨飞,文力.  科技导报. 2017(18)
[4]基于Unity3D的工业机器人虚拟操作系统的研究与实现[J]. 刘宇轩.  计算机与数字工程. 2017(08)
[5]软体机器人:结构、驱动、传感与控制[J]. 王田苗,郝雨飞,杨兴帮,文力.  机械工程学报. 2017(13)
[6]适应物体形状的虚拟手抓取[J]. 胡晨,张学聃,马惠敏.  中国图象图形学报. 2017(05)
[7]软体机械手研究综述[J]. 张进华,王韬,洪军,王煜.  机械工程学报. 2017(13)
[8]基于Unity和5DT数据手套的虚拟手仿真研究[J]. 佟昭,张志利,梁丰,李向阳.  电脑知识与技术. 2015(21)
[9]基于虚幻引擎的ROV实时运动仿真[J]. 李珅,廖华丽.  计算机与现代化. 2014(07)
[10]力觉临场感遥操作机器人（4）:系统的操作性能评价[J]. 宋爱国,倪得晶.  南京信息工程大学学报(自然科学版). 2014(03)

博士论文
[1]基于虚拟现实与局部自主的空间机器人遥操作技术研究[D]. 蒋再男.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于虚拟现实的机器人灵巧手遥操作平台的设计和实现[D]. 周思跃.上海大学 2006

硕士论文
[1]机器人遥操作平台的设计与实现[D]. 叶盼盼.北京邮电大学 2018
[2]基于虚拟夹具的空间机器人遥操作与示教技术研究[D]. 甘凯.华中科技大学 2017
[3]基于增强现实技术的遥操作方式设计与实现[D]. 林渊.哈尔滨工业大学 2016
[4]气动柔性驱动器的位置控制研究[D]. 冯文婷.沈阳工业大学 2016
[5]基于虚拟现实遥操作焊接机械手系统的实现[D]. 李昕一.西安科技大学 2014
[6]基于虚拟现实技术的机器人遥操作系统设计[D]. 王子健.河北工业大学 2010
[7]基于数据手套的虚拟手实时交互平台的研究与设计[D]. 罗刚.浙江大学 2006
[8]气动柔性手指的运动分析及其控制研究[D]. 徐生.浙江工业大学 2005



本文编号：3183059