力反馈仿人机械手主从控制系统研究

发布时间：2021-06-16 22:32

　　在现代机器人发展中,受智能技术、计算机技术和控制理论的限制,面对复杂、未知环境时,机器人存在很难完全自主地执行精细、复杂任务的问题。遥操作和机器人技术相结合,可以很好地解决这种问题。它是通过人对机器人进行实时操控,即人首先评估远端工作状况,进而做出决策以控制机器人按照指令执行任务,这样提高了机器人的通用性和实用性。力觉临场感是为帮助操作者在遥操作中准确评估工作端情况的关键技术。本文以力反馈仿人主从手为平台,为提高主从机械手的可操控性能,进行力觉临场感和主从机械手控制相结合的研究。本文首先设计了配套的力反馈主从机械手,采用欠驱动方式,减轻了人的操作负担。设计了主从手指尖结构,有利于优化主手跟随运动方法。设计主从控制电气系统,根据主从手控制特点,采用并联三指控制子系统,使对应手指的子系统具有完整的主从控制功能并可独立运行。子系统本身由传感器、电控单元、电机组合模块集成。以上设计有利于硬件的组装、系统调试和改进工作。基于遥操作主从四通道理论,分析了多种双通道控制结构在主从系统中的力反馈性能,确定了以力—位置型控制结构为本文控制系统的基本框架。根据系统特点,将控制模式分为跟随模式和力反馈模式,... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

遥操作机器人临场感技术流程图

1.2 力反馈装置国内外研究现状力反馈仿人手主从系统主要构成如图 1-4 所示[27]。其中，从手即遥控机械手，负责面向环境，实现操作作业；主手则是负责与人实现操作信息交互。力反馈装置的力反馈功能是依靠从手力检测和主手的力反馈系统来实现的。力反馈主从系统的操作过程分两个模式：跟随模式和力反馈模式。在跟随模式下，从手没有受外界作用力，主手反馈力为零，主手跟随人手运动，同时从手跟随主手运动；在力反馈模式下，从手受外界作用力，主手对人手产生反馈力。主手主要分为桌面型主手和穿戴型主手两大类[28]。桌面型主手具有独立的工作台，不受人手结构限制，典型的有操纵杆式。该类型主手无法给操作者真实的力反馈感受。穿戴型主手也叫力反馈数据手套，戴在人手上接收人手运动位置信号，并将从手（仿人机器手）感受环境力大小反馈给人手。穿戴型主手的结构和外形受制于人手，运动方式比桌面型更加复杂，但能给操作者更真实的力觉临场感。

图 1-5 Cyber-grasp 力反馈数据手套[29]如图 1-6 所示，EXOS 公司于 1996 年设计了 Dexterous Hand Master 反馈手套[30]。它是固定在操作者手指上的刚性串联连杆机构,手套与固连形成封闭的 5 连杆机构，连杆机构中间安装弹簧为外骨架手套提在每个手指尖还装有力传感器可以测量人手指和手套之间产生的反馈馈手套实现闭环力控制[31]。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]基于阻抗控制的机器人柔顺性控制方法研究[D]. 杨振.东南大学 2005



本文编号：3233915