机器人多指灵巧手基关节力矩/位置控制系统的研究

HIT-1型机器人手是一种具有多种感知功能的仿人多指灵巧手．目前对多指手单关 节单自由度控制的研究较多,而对两自由度的手指基关节的研究却较少．本文分析了HIT-1 型手两 自由度基关节的运动学和动力学模型,并在此基础上建立了基关节的位置和力矩反馈控制系 统．本文采用工业中常用的PID控制算法分别实现了手指基关节在自由空间的位置控制和在 约束空间的力矩控制,并对实验结果进行了分析．     

多指灵巧手接触力控制研究

多指灵巧手与环境的接触力控制是其抓持物体并进行作业的基础，也是一个非常复杂的问题，本文用基于模糊控制的方法对多指灵巧手的接触力进行控制，并对非性性进行了补偿，实验结果表明所用方法是有效的。     

基于滑模位置控制的机器人灵巧手模糊自适应阻抗控制

提出一种基于滑模位置控制的模糊自适应阻抗控制策略。该控制方案通过模糊控制器实时地调整阻抗参数,不但可使系统稳定,而且具有良好的动态品质;同时内环的滑模位置控制器可增强系统的鲁棒性,最后以机器人灵巧手单关节为对象进行仿真研究,证明了该控制策略的有效性和可行性。     

基于分散神经网络的多指灵巧手位置控制

针对多指灵巧手钢缆传动系统的非线性，提出一种基于分散神经网络的位置控制方法．通过 对复杂的钢缆传动系统施加不同的输入可以得到特定的相对简单的输入输出数据，利用这种 特定的输入输出数据学习传动系统的非线性关系得到多个分散的神经网络，再根据传动系统 的结构特性用分散的神经网络求取钢缆传动系统的逆模型，用于直接逆控制，从而达到补偿 非线性误差的目的．同时应用在线神经网络的适时补偿使系统长时间保持良好的运行状态． 实验证明这种方法可大大提高位置跟踪精度，取得比较满意的结果．     

机器人多指灵巧手的结构参数优化设计

本文对目前已经制造出的几种典型的多指灵巧手的结 构进行了分析．对一种三指十二自由度的多指灵巧手的各指之间的相对结构尺寸进行了优化 设计,得出了比较满意的结果．并对该手爪进行了具体的结构设计,给出了其三维视图．     

基于连杆力矩传感器动态补偿的机器人灵巧手笛卡儿阻抗控制

为了对连杆空间力矩传感器进行动态补偿,提出了适用于求取串联机器人任意连杆中任意一点处所受的内力和内力矩的算法.该算法采用连杆假想截断原理利用牛顿-欧拉方程推导而出.推导过程综合考虑了串联机器人是否处于静态以及末端是否受外力作用的情况,以及串联机器人的关节是否是回转关节的情况.然后利用该算法计算动态补偿值,构建了基于连杆力矩传感器动态补偿的笛卡儿阻抗控制器.最后在HIT/DLR Hand II五指灵巧手上进行了实验验证.实验结果一方面验证了该算法的有效性,另一方面也验证了本文所构建的笛卡儿阻抗控制器的有效性.     

基于深度神经网络的多指灵巧手抓取手势优化

基于深度神经网络模型,提出了一种适用于多指灵巧手的抓取手势优化方法。首先,在仿真环境下构建了一个抓取数据集,并在此基础上训练了一个卷积神经网络,依据目标物体单目视觉信息和多指灵巧手抓取位形来预测抓取质量函数,由此可以将多指灵巧手的抓取规划问题转化为使抓取质量最大化的优化问题,进一步,基于深度神经网络中的反向传播和梯度上升算法实现多指灵巧手抓取手势的迭代与优化。在仿真环境中,比较该网络和仿真平台对同一抓取位形的抓取质量评估结果,再利用所提出的优化方法对随机搜索到的初始手势进行优化,比较优化前后手势的力封闭指标。最后,在实际机器人平台上验证本文方法的优化效果,结果表明,本文方法对未知物体的抓取成功率在80%以上,对于失败的抓取,优化后成功的比例达到90%。     

基于指尖力传感器的HIT 机器人灵巧手笛卡尔阻抗控制

介绍了基于5维指尖力／力矩传感器的HIT机器人灵巧手的笛卡尔阻抗控制．当手指与障碍物接触时，呈现出2阶机械阻抗特性．在阻抗控制算法中，不需直接计算加速度，从而避免了因大加速度误差给控制带来的不利因素．结合期望轨迹和实际位置及速度，产生一个参考轨迹，手指跟踪此参考轨迹即可自动获得期望阻抗特性．     

基于FSR的灵巧手压力控制系统设计

仿人灵巧手是未来家用机器人必不可少的一部分,目前我国关于仿人灵巧手的研究尚处于起步阶段。设计了一款基于压力传感器（FSR）的智能灵巧手压力控制系统,该系统的主控芯片采用dsPlC30F6010A,手指压力传感器采用lnterlink Electronics公司生产的FSR408。借助外围硬件电路完成数据的采集、处理与传送。试验结果表明该系统具有测量准确、响应速度快及环境自适应强的特点,能够很好实现灵巧手的压力控制,具有较高的实际应用价值。     

Development of multi-fingered dexterous hand for grasping manipulation

In this paper, a developed multi-fingered dexterous hand with flexible tactile skin is described. The dexterous hand has 5-fingers with 6-DOFs and each finger is equipped with a small harmonic drive gear and a fine high-power mini actuator. To achieve the goal of grasping with high accuracy, each fingertip is covered with the tactile array sensors for determination of the force between the finger and the grasped object. Some preliminary experiments are conducted to illustrate the performance of the grasping of the developed dexterous hand.     

基于关节力矩传感器的灵巧手指的阻抗控制

基于位置的阻抗控制以位置控制为基础,将它作为整个控制器的内环,附加的外环是阻抗力控制器,其控制效果的好坏取决于位置控制器的精确程度。将轨迹跟踪控制算法构建的位置控制器作为控制内环,同样阻抗参数下,增加了控制的稳定性和柔顺性,减小了超调和跟踪阶段的误差。并给出了基于H IT/DLR灵巧手手指基关节力矩传感器的阻抗控制的实验效果。     

矿井提升机直接转矩控制系统转矩脉动最优控制

针对矿井提升机直接转矩控制系统低速段运行时存在转矩脉动过大的问题,提出了一种矿井提升机转矩脉动最优控制方法。该方法以预测模型为基础,采用零电压矢量注入方式进行最优电压矢量的占空比调整。整个占空比计算过程以转矩脉动最小为设计指标,采用在线计算的方式实时获得最优占空比。实验结果表明,该方法在低速时可有效减小电动机转矩脉动,获得优异的转矩控制性能。     

基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计

针对航控发电机对控制直流力矩发动机性能要求,在分析传统控制系统故障目标精准度定位速度慢基础上,提出了基于双模控制的直流力矩发动机控制系统设计。根据直流力矩发动机双模控制原理,设计系统总体结构。通过转速信号模拟器产生数字信号,在串行A/D转换电路中引入MAX144型号可编程逻辑器件,改善信号转换精准度。使用碳化硅（Sic）智能功率模块,为硬件设备提供合适膨胀匹配系数,改善能耗问题。选择TMS320F28335PGFA型号数字信号处理器,可将信号转换为数字形式。控制电源开关频率在50-100kHz范围内,具有一定抗干扰能力。添加电流环,为发动机提供相对恒定电流。在MPLABI_DE集成开发环境下,采用双模控制磁场补偿方式调试电流环控制程序,选择大小适中的通电电流,设置转子预定位程序,根据系统主程序流程,完成发动机控制系统设计。由试验结果可知,该系统在故障目标精准度定位速度上最快可达到0.05个/s,大大增强了系统鲁棒性能。     

Position/torque hybrid control of a rigid,high-gear ratio quadruped robot

In this study, we introduce position/torque hybrid control for a newly designed rigid and high-gear ratio quadruped robot. The Experimental results indicated that the use of this control strategy allows the quadruped robot to maintain its stability while walking, and foot contact can be stabilized with only knee torque control and other joints are position controlled, without contact force feedback. Additionally, we suggested a smooth pattern connection method within or from preview control to the center of mass natural dynamics, and vice versa. We validated the proposed control strategies by conducting experiments.     

Adaptive computed torque control for rigid link manipulations

In this paper we shall examine the adaptive control of rigid link manipulator systems. Linear estimation techniques together with a computed torque control law are shown to give a globally convergent adaptive system which does not require measurements of accelerations.     

机器人计算力矩不确定性的神经网络补偿控制

提出一种由计算力矩控制器和神经网络补偿控制器相结合的控制方案,探讨了用神经网络补偿机器人计算力矩不确定性的方法,推导了网络权值的自适应调整律,并证明了系统的稳定性和误差的收敛性.该方案结构简单、鲁棒性强,且神经网络补偿器有较好的适应性,无须事先知道机器人动力学参数和结构的精确值.对机器人轨迹跟踪的仿真结果表明,所提方案具有很好的鲁棒性和抗干扰能力.