基于神经网络的水下灵巧手阻抗控制

水下灵巧手抓取物体时,物体与指尖存在力控制问题,但是由于动力学模型、被抓取物体位置和刚度的不确定性,采用传统阻抗控制方法不具有鲁棒性.文中基于位置型阻抗控制方法,提出采用神经网络对手指动力学模型、物体刚度和物体位置误差进行补偿.对补偿策略进行了详细的推导,并通过仿真实验验证了该方法的补偿效果,结果表明基于神经网络的位置型阻抗控制器具有较强的鲁棒性.     

基于人手指力学特性的虚拟手接触力生成

为了增强虚拟手交互的真实性和沉浸感,提出了一种考虑人手指力学特性的虚拟手接触力生成方法.通过分析虚拟环境中几种重要的接触力生成算法,结合人手的感知特性,构建了人手指接触力测量平台,研究了手指接触力和接触面积之间的关系,提炼出以接触面积为变量的指尖接触力的力学模型.仿生手的生理组织构造,分层建立虚拟手指的几何模型和运动模型,提出了虚拟手指接触面积的求解算法.实验结果表明,采用该虚拟手交互接触力生成算法,当虚拟手指触摸虚拟物体时,用户可感受到逼真的接触力觉.     

机械手手指接触力分析

本文建立了多指手爪对物体的稳定抓持条件。并对三指手爪拧螺母时的动作及接触力进行分析，为手指的力控制提供了理论依据。     

基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统研究

介绍的基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统是在原“SIMW-Ⅱ型水下机械手试验样机”的基础上，建立了操纵杆控制方式以及局域网络控制方式实现的，本文介绍了该系统的组成、工作原理、及关键软件的设计，建立了一个基于局域网的水下作业机械手遥操作实验系统，操作者通过操纵杆控制以及局域网可以在本地或远程控制机械手完成抓取、搬运和放置工件的作业任务，为水下机器人机械手作业技术的深入研究打下了基础。     

一种水下灵巧手指端力测量方法的研究

为了实现水下灵巧手对物体安全的抓取和准确确定其在手指上的位置,需开发一种能同时测量出力的大小和位置的传感器,而且该传感器适应水下作业环境.文中采用水压力补偿技术,建立了基于圆筒式测力结构的水下灵巧手末端指节的结构模型.对该结构的测力原理进行理论分析,验证该结构的合理性并推导出测量原理方程.对末端指节进行标定实验,计算出标定矩阵.采用ATMEGA微控制器建立测量系统,在陆上和浅水环境中对该指节的力感知能力进行测试,结果显示在水下和陆上的测量结果一致,且测试精度满足目前水下灵巧手研究的要求.     

水下作业捕捉机械手及对接策略

介绍了深潜救生艇水下对接装置和捕捉机械手,提出了该机械手对接的策略,并进行了分析,为对接过程自动化提供了技术设备的作业依据。     

水下作业机械手根关节行程限位电路的设计

研制了采用液压驱动的水下作业灵巧手,3个手指在一个液压马达驱动下,同时张开或收拢.为了限定3个手指跟关节的运动范围,需要设计3个手指行程限位控制电路.从液压马达正反转、内外侧行程限位开关等输入信号入手,依据手指运动规律,列出4个输入信号和两个输出信号间关系的真值表,推导出输入和输出信号间逻辑表达式,并在此基础上设计出行程限位电路.为了便于修改电路的逻辑功能,减少电路板上集成电路数量,控制电路的逻辑运算功能借助可编程逻辑电路实现.     

水下热动力推进系统的无级变速控制研究

对水下热动力推进系统进行无级变速研究是提高武器作战效能的需要,而对系统实施闭环控制是实现无级变速的必然.文章从系统物理特性、可实现性以及安全特性出发,建立了适用于闭环控制律综合的数学模型,基于非线性变结构控制原理设计了控制率,并首次在实验室条件下实现了热动力水下航行体的无级变速控制.实验证明所设计的控制率很好地实现了对航行体航深、姿态的补偿,使航速具备了跟踪时变信号的能力;燃烧室压强控制无超调,保证了系统的安全性;利用航速与航深的制约关系.使动力系统潜力得到了充分发挥.     

一种基于超声波传感器探测的接触力控制方法

针对机器人未知的工作环境,提出了一种基于超声波传感器的探测方法,建立了探测系统的结构模型,阐述了超声波探测系统的工作原理．对于机器人与环境表面的接触性工作存在不确定、多变和非结构等特点,将仿人智能控制方法应用于接触力的控制中．该方法以超声波传感器探测所获得的环境信息,作为系统上层控制策略的依据,根据控制误差的大小与方向变化选择相应的控制策略．实验结果表明,该方法较传统的PID控制方法可大大提高控制精度．     

四指机器人灵巧手问世

哈尔滨工业大学机器人研究所与德国宇航中心合作开发的具有多种传感功能的新一代机器人灵巧手在哈尔滨问世。该机器人灵巧手有4个手指．13个活动部位．装有机械零件600多个．表面的电子元器件多达1600多个．整体重量1．8千克。     

Cartesian impedance control of dexterous robot hand

Presents a novel compliant motion control for a robot hand using the Cartesian impedance approach based on fingertip force measurements. The fingertip can accurately track desired motion in free space and appear as mechanical impedance in constrained space. In the position based impedance control strategy, any switching mode in contact transition phase is not needed. The impedance parameters can be adjusted in a certain range according to various tasks. In this paper, the analysis of the finger‘s kinematics and dynamics is given. Experimental results have shown the effectiveness of this control strategy.     

On set-point tracking control of dexterous robot hand

A model-free set-point tracking control approach of multi-fingered robot hand is presented.The set-point tracking controller,which has the structural form of PD controller,is composed with a combination of feedforward term,feedback term and saturation control term.The controller does not require the explicit use of dynamic modeling parameters.Experiments performed on the HIT/DLR hand demonstrate the effectiveness of the proposed approach in performance improvement and real-time application.     

模块化嵌入式五指机器人灵巧手手指控制系统

为开发高度集成的五指机器人灵巧手,提出了采用DSP(Digital Signal Processor)+FPGA(Field Programmable Gate Array)控制结构的模块化嵌入式手指控制系统设计方法。实现了采用单电流传感器检测全桥控制下相电流及相电流过流双保护。为解决手指DSP和FPGA之间如何稳定、高效通信的难题,结合先进先出FIFO(First In First Out)寄存器,设计了基于串行通信接口SCI(Serial Communications Interface)和RS485总线的多中断差分通信系统。实验证明,这种DSP+FPGA控制结构及模块化的设计,使得手指控制部分得以高度集成,同时DLR/HITII灵巧手获得很好的整体性能和稳定性。     

高矫顽力钕铁硼磁体在水下电机中的实际应用

第三代稀土永磁钕铁硼是一种非常适合于水下电机应用的新型稀土永磁材料 ,它具有优异的磁性能 ,在海洋机器人推进器电机中得到了充分地显示。本文将以我们最近几年研制的海洋机器人推进器电机为例 ,对钕铁硼永磁在水下电机的重要作用做简要分析。     

面向任务的机器人灵巧手控制系统及多指空间协调阻抗控制

为提高多指灵巧手的控制和操作性能,提出了基于集中控制-分层处理的DLR/HIT Ⅱ机器人灵巧手实时控制系统结构,并建立了基于Simulink/QNX的实时控制平台和嵌入式驱动控制层,极大地简化了高集成度机电一体化灵巧手的控制器设计过程,并实现灵巧手在多自由度仿机器人上的无缝连接,进行了多指灵巧手空间协调阻抗控制的研究,基于手指指尖位置建立了适用于任意手指数目n的机器人灵巧手物体空间坐标系,并基于六维空间虚拟弹簧的阻抗思想和关节力矩反馈实现了以被抓取物体位置和姿态为控制目标的多指灵巧手空间协调阻抗控制.在基于Simulink/QNX的实时控制平台上对DLR/HIT Ⅱ灵巧手进行了空间协调阻抗控制实验,实验结果表明了灵巧手控制软硬件系统和控制策略的有效性和稳定性.在未降低灵巧手自由度的前提下,将DLR/HIT Ⅱ多指灵巧手协调抓取操作的控制输入量由30个减为6个,为提高抓取规划算法效率提供了稳定高效的新型控制策略.