基于轨迹测量与人机映射的六自由度机械臂运动追踪模型

本研究提出了一种基于六自由度机械臂的遥操作人机系统,旨在设计一种不依赖穿戴设备且直观易用的操控方式。该系统使用KinectV1摄像头及UR3机械臂,以Microsoft骨骼识别库作为基本的人体姿态识别方法,通过人体手臂与机械臂关节的映射,实现机械臂实时追踪人体手臂动作的任务。同时,采用非线性模型预测控制(NMPC)算法对机械臂运动控制进行优化,并设定模糊规则来实现NMPC参数的自适应调整。实验结果表明,在NMPC的优化作用下,机械臂在x及z两个平动方向的平均位移误差和3个转动方向的平均旋转误差以及关节角变化量平均误差都有了显著的降低。测试结果也表明,机械臂整体动作跟随效果良好,验证了本文提出的映射规则和运动学模型的准确性,以及模糊NMPC控制器的有效性。