计算机控制的智能化柔性机械手

该文设计和研制了一种完全可由计算机控制、具有指端触觉传感器的智能化柔性手实验装置,它不仅能像人手一样对触觉和滑觉有敏感的反应,而且利用由接触觉、滑觉信号转变得到的位置命令自动地操纵柔性手。文中的主要贡献是在柔性手指端安装了新型而灵活的触觉传感器,并将传感器的触、滑觉信号转变成位置命令给内部位置控制系统,由对抓握力的控制来实现手指的位置控制。并且由滑觉信号来自动实现位置误差的补偿,响应迅速而准确。经实验证明,该智能化柔性手能顺利完成抓握一定大小和重量范围内的物体的任务,在抓握易破碎的物体时达到了不破不摔的理想抓握状态。     

物理技术在服装模拟中的应用

柔性物体的动态模拟在计算机图形学的应用中具有很重要的意义,服装模拟作为柔性物体的一个重要组成部分,其研究方法基本上可划分为几何技术、物理技术和混合技术;物理技术对服装进行三角、网络或粒子划分,通过能量、受力分析,能较真实地模拟柔性物体的特性,但运算速率较慢。文中主要介绍服装模拟中的物理技术及近期该技术领域的研究模型。     

仿人假手柔性食指机构研究

针对仿人假手抓取物体欠柔性问题,从提高假手操作灵活性、手指柔性角度,设计欠驱动多自由度柔性食指机构,并进行手指运动学分析和工作空间分析.研究建立了食指机构的简化模型,假手的食指由一个独立的电机带动,采用钢丝绳合并连杆机构驱动,并基于运动学分析了食指机构.结果表明:在选取适当手指机构尺寸及各关节的转角范围后,获得了指端的工作空间及相对于手掌的位置;手指关节内加入扭簧,抓取物体时,假手表现出良好的柔性和形状自适应性.     

一种新的计算三指机器人柔性手抓取力的方法

本文在柔性手与操作体点接触的基础上,采用旋量方法表示手指对操作体的作用力,并提出了判断手指抓取位置能平衡任意外力的条件。在指端的法向作用力满足单向性条件及切向作用力满足摩擦条件的前提下,给出了一种求解柔性手抓取力的行之有效的方法。     

基于灵巧手触觉信息的未知物体类人探索策略

为增强机器人对环境的适应性,基于对人类进行未知物体触觉探索时行为的观察和分析,提出一种适用于机器人灵巧手自主进行未知物体触觉探索的策略。机器人触觉探索过程被划分为顶面探索和侧面探索两个阶段。在顶面探索阶段,根据所得到的触觉信息对物体的基本尺寸和姿态进行估计,并用包围盒近似物体;而在侧面探索阶段,依据分类判别不等式将物体按基本尺寸进行分类,对不同类别的物体设计不同的侧面探索策略,从而指导灵巧手对未知物体的信息进行采集。最后,在仿人机器人平台上完成了对未知物体的触觉探索实验。实验结果表明,应用所提出探索策略,机器人可以仅依靠触觉自主的探索未知物体并获取物体信息。     

欠驱动四指灵巧手的设计与研究

传统的全驱动灵巧手独立驱动单元过多,控制复杂,体积和重量过大,造价高昂,限制了其实际应用.欠驱动多指手在保证一定运动灵活性条件下,极大地降低了系统成本,具有驱动单元少、控制器相对简单的特点,体现出更高的实际应用价值.本文提出一种通过腱、滑轮传动的欠驱动多指手的设计方案.给出了多指手的机械结构,以及拇指的独特设计.通过对手指静态构形的分析,讨论了影响多指手运动的关键部件关节弹簧的选取原则和方法.建立了手指的抓取静力学模型.在此基础上,分析了多指手抓取物体时弹射现象的形成.通过计算机仿真和实物实验,验证了能够利用4个电机实现4个手指的抓握、伸展和抓取不同形状的物体,且具有较强的抓取物体的能力.     

灵巧手采用预手形实现对任意物体的抓持

提出按灵巧手的预抓持姿态（预手形）抓持物体的抓持策略,通过手指的关节变量的调整获得特定的预手形,而抓持物体的几何表面按照球面积来表示．通过抓持规划,可以取得较好的稳定抓持．     

基于小颗粒物真空状态转换的新型机器手

传统通用机器手都是由多个独立活动关节构成的拟人多指机器手,需要大量的复杂结构和算法,从而导致其相应的高成本,同时,由于受到计算速度的限制,传统机器手不但抓取动作缓慢且不能完全适应目标物体的形状,甚至可能损坏目标物体.针对传统通用机器手的诸多缺陷,设计一种新型的被动机器手,它由大量的小颗粒物质包裹在一个球状弹性膜中,利用空气正压—负压的组合迅速地抓取和释放普通机器手难以抓取的物体,具有形状适应性强、控制简单、可靠性高、执行效率高以及成本低等优点.     

基于射线的虚拟手动态碰撞检测算法

针对没有力反馈的数据手套,结合刚体和软体模拟人手,利用射线特性对虚拟手抓取操作过程进行分析,提出了基于射线的虚拟手动态碰撞检测算法。首先将射线碰撞应用于数据手套碰撞检测上。文中描述了该算法,并给出了算法的流程图,针对单个手指和物体接触过程,将该动态碰撞检测算法和传统的静态碰撞检测算法进行比较,结果证实:该动态碰撞检测算法能够提供具有真实感的虚拟手交互模拟视觉信息反馈,有效避免了虚拟手和物体间的穿透,在总体性能上优于传统静态碰撞检测算法。该动态碰撞检测算法可以推广到其他的系统仿真应用。     

柔性夹紧件的结构设计与有限元分析

为了实现微靶装配体的自动装配并保证装配精度,提出了一种通过弹性变形与半圆柱靶腔实现柔性夹持与自定心的装置.该装置的核心部件是柔性夹紧件,由橡胶材料加工而成,用于对内直径仅为800～1 000μm、壁厚约25～75μm的半圆柱靶腔的夹持.利用有限元软件对上述柔性夹紧件的结构设计是否合理进行分析和验证,通过反复的设计和修改以及软件分析和仿真验证,最终确定了一种较为合理的夹紧件结构设计方案.该设计方案不仅能满足对夹持半圆柱靶腔所提出的大部分要求,而且可以实现对其他类似形状的微小、薄壁的圆柱形物体的夹持.     

四自由度冗余手指的结构参数优化设计

由冗余自由度手指构成的多指灵巧手具有较大的灵巧性,对物体进行微细操作以及抓取特殊形状物体的能力也比非冗余自由度手指构成的多指手要强。对冗余自由度手指的结构设计问题进行了研究,引进了优化设计方法,提出了适用于多指灵巧手的手指结构优化设计的优化目标函数,编制卫优化程序,进行了优化计算,得到了比较满意的结果。最后,用该手指具体设计了一种多指灵巧手,并给出了其三维视图。该录巧手有手掌,具有３个手指,１２个     

Imaginary displacement method for analysis of multi fingered robot hands grasping stability

０　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ　　（１）ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｆｐｒｅｓｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｇｒａｓｐｉｎｇｓｔａｂｉｌｉｔｙＡｍｕｌｔｉｆｉｎｇｅｒｅｄｈａｎｄｈａｓｍｕｌｔｉｐｌｅｆｉｎｇｅｒｓａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｃｏｎｔａｃｔｐｏｉｎ...     

柔性两轮移动机器人动力学建模及模型分析

针对两轮机器人腰部柔性的结构特点,以柔性多体系统动力学理论为基础,设计了柔性两轮移动机器人,并根据假设模态法,将其抽象为平面柔性三连杆系统,利用D'Alembert-Lagrange原理建立了柔性机器人的动力学模型,得到了以机器人本体的3个杆的倾斜角度和左右轮的转角为参量的系统动力学方程和系统腰部柔性连杆的振动方程.给出了数学模型推导的具体步骤,并对该模型做了仿真分析.结果表明,该模型为柔性机器人的运动及控制研究提供了理论依据.     

Coordinated control and autonomous grasp with multifingered robot hands

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｐｏｓｔｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ,ａｌｏｔｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｏｎｅｆｏｒｄｅｘｔｒｏｕｓｍｕｌｔｉｆｉｎｇｅｒｅｄｒｏｂｏｔｈａｎｄｓ.Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｇｒｉｐｐｅｒｓｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｓｈａｖｅｓｕｃｈｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓａｓｌｉｍｉｔｅｄｃａｐａｂｉｌｉｔｙｔｏｐｅｒｆｏｒｍａｄｖａｎｃｅｄａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｔａｓｋｓ,ｐｏｏｒｄｅｘｔｅｒｉｔｙ,ａｎｄｌａｃｋｏｆｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎａｎｄｆｏｒｃｅｃｏｎｔ…     

柔性机器人指端误差敏感性

首先对同时具有关节弹性和杆件柔性的平面柔性机器人动力学微分方程组的解法作了叙述，然后对关节弹性的指端误差和杆件柔性的指端误差的敏感性进行了研究并得出了结论。     

一种室内高动态环境的机器人定位方法

该文提出一种能让机器人在室内动态环境中进行长时间稳定定位的方法.该方法既能实现对高动态物体的过滤又能实现半静态物体的更新,在去除动态物体对定位性能影响的同时还能利用半静态物体中提供的定位信息提高定位性能.把动态物体的处理分为高动态物体的滤除和半静态物体的更新两部分.对于高动态物体滤除,考虑到定位系统的特性,提出延迟对比...     

焊接机器人运动学正逆解

为了达到使焊接机器人完成工作任务的目的,通过设立坐标系和建立运动方程对机器人进行运动学分析,解出运动学正解和逆解。利用已求出的转角形成手部的转动,使手部到达所需的焊接位置并满足焊接姿态的要求,通过焊接机器人程序控制完成焊接任务。研究结果表明:利用已求出的转角的转动可使手部到达所需的焊接位置和姿态。     

一个对象级机器人任务描述语言

本文介绍一个对象级机器人装配任务描述语言ZRTDL.该语言用装配对象的操作序列描述机器人作业,并借助装配世界模型、空间位置推理和运动规划等技术产生具体的机器人运动命令.     

Design and modeling for a kind of humanoid dexterous hand with elastic palm

With dexterous hands, robots can improve the work scope and work ability significantly. As palms of the existing multi-hand robots are made of steel plates that have small contact area, the robots cannot grab firmly. In this study, a new five-fingered dexterous robot hand is developed. Having flexible palm with 17 degree of freedoms （ DOFs）, the hand can grasp more stably and firm- ly. First, the forward kinematics and inverse kinematics of the fingers and the hand are calculated. Then, the connection between the force exerting on the end effectors and the torque exerting on the joint is set up, laying the foundation for the following control. Finally, through the analysis and sim- ulation of the position, velocity and acceleration, the trajectory planning has a better performance.