机器人临场感的电触觉再现技术研究􀀁

本文在阐述机器人触觉临场感再现技术的相关原理及实现技术的基础上,指出了目前电触觉再现技术中存在的问题,提出了实现电刺激电流在线调节的新构想。文章最后述及了国专家学者关于触觉概念的新观念,并认为在未来一段时间内,与此相关的课题将是触觉研究的重点方向。     

时空二维机器人电触觉临场感模型研究

针对机器人电触觉临场感应用的刺激电流参数设计,阐述了电刺激触觉的实现原理,建立了基于时间和空间的二维电刺激触觉临场感模型,并进一步建立了触觉容许限与刺激电流之间的数学关系．模型分析认为,刺激电流的动态范围是电触觉研究的重要内容,最佳电流是若干触点组最佳刺激电流的集合,极端情况下,各触点的刺激电流须单独进行设定．     

机器人触觉临场感电触觉反馈技术研究

本文对机器人触觉临场感电触觉反馈技术进行了实验性研究。设计出了电触觉反馈装置和触觉反馈手套,结合我们已经研制出的指形触觉传感器和数据手套构成了遥操作机器人触觉临场感系统。联机实验结果表明,该触觉反馈装置能够给操作者提供有效的触觉反馈。     

基于射流方法的几何图形触觉再现技术研究

针对触觉临场感技术中几何形状再现的问题,提出了基于射流触觉方法的几何图形触觉再现技术,论述了射流几何图形触觉临场感再现的原理,探讨了几何图形的触觉表达,并进行了相关实验验证.在实验的基础上,提出并讨论了关于几何图形再现的触觉满意度评估指标.     

遥作机器人触觉临场感的电触觉实现

本文对电触觉的实现作了实验性研究．提出了在操作者手指上实现触觉再现的电极形状和分布以及刺激电流波形，并由此给出了实现遥作机器人触觉临场感的系统构成及实现方案．该系统可使操作者遥感到从机器人机械手指与点，线，面等形状物体的接触，位置分辨力可达２．２ｍｍ．     

遥作机器人触觉临场的电触觉实现

本文对电触觉的实现作了实验性研究，提出了在操作者手指上实现触觉再现的电极形状和分布以及剌激电泫波形，并由此给出了实现遥作机器人触觉临场感的系统构成及实现方案，该系统可使操作者遥感到从机器人手指与点，线，面等形状物的接触，位置分辨力可达２．２ｍｍ。     

基于摩擦力控制的触觉再现系统研究

作为新兴的人机交互技术,触觉再现技术能够再现虚拟物体的表面特性,提高虚拟现实系统的真实性。在目前现有的触觉再现技术中,基于摩擦力控制的触觉再现技术能够实现连续的、精细的纹理触觉再现,已成为触觉再现领域的一个研究热点。因此,设计一套基于摩擦力控制的触觉再现系统就显得尤为重要。基于此,文中利用空气压膜效应原理,设计了一套基于摩擦力控制的触觉再现系统,该系统能够实现虚拟纹理的触觉输出。文中首先描述了空气压膜效应的产生机理,然后详细讲述了该触觉再现系统的整体构成,最后,通过一系列的触觉感知实验验证了该系统的有效性。     

指端电触觉再现的传函矩阵及解耦研究

针对电触觉再现中的解耦问题,提出采用噪声预置解除耦合的有效方法。通过研究电触觉再现的传递函数矩阵,从中分离出噪声预置矩阵,然后通过实验方法求解噪声预置矩阵。两点模式下的实验表明,采用噪声预置可以较好地改善电触觉再现的效果。     

机器人触觉临场感系统研究

本文设计研制的机器人触觉临场感系统能对现场的物体进行分类、识别．主要介绍其原理、 结构及联机实验结果．     

机器人射流触觉显示器及系统研制

介绍了一种基于水射流刺激的机器人触觉显示器及触觉再现系统.该触觉显示器采用6根内径为2 mm的紫铜管折弯焊接构成2×3射流阵列并经环氧树脂包封而成,射流水压由微型水泵提供并经柔性塑料软管与喷嘴连接.讨论了射流水柱高度及射流时延问题.由该触觉显示器组建的触觉再现系统上的实验表明该触觉显示器可以较好地满足主从机器人触觉信息反馈的需求,并具有温和舒服安全有效的特点.     

基于FBG的机器人柔性触觉传感器

为了满足机器人与外界环境、对象发生接触及交互作用时的触觉感知需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的柔性触觉传感器．该传感器采用3×3 FBG阵列作为柔性传感元件,聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料构成双层柔性基体．介绍了传感器的传感原理并采用有限元方法对其弹性体进行力学仿真分析,基于标定实验平台完成该传感器的静态标定实验．传感器的空间分辨率为25mm,在10mm×10mm载荷施加单元下,对力的感知范围为0～7N,且传感器具有较好的线性度和灵敏度,重复性和一致性良好,力灵敏度为0.16nm/N．实验结果和分析研究都证明了柔性触觉传感器的可行性．该传感器与人体皮肤触感及结构极为相似,且布线简单、抗干扰能力强．     

基于新型多模态触觉传感器的机器人交互物体分类

多模态传感融合对于机器人探索外界环境十分重要,而现有的触觉传感器只能收集一种触觉模态信息,其收集到的多模态信息存在弱配对问题,为了解决此问题,研究了一种基于触觉和视觉融合的多模态触觉传感器。该传感器可以利用一个感知层同时收集2种异构触觉模态信息,弥补了传统触觉传感器的缺陷,同时可以利用收集到的多模态信息对不同物体的几何形状进行分类,在研究过程中,通过按压实验收集了圆形、正方形、长方形和三角形4种形状物体的触觉信息,再利用K最近邻(KNN)算法进行几何形状分类,实验结果证明了该传感器在区分不同物体的形状上具有良好的效果。     

声波/振动探生仪实用化研究

文章论述了用于地震灾害救援中的实用声振救生仪的设计与实现方法;通过重力加速度传感器拾取被救人员发出的敲击信号,然后经过前级调理板的放大和滤波及其它处理,分为两路信号分别送到耳机监听通道和A/D通道进行转换后,再作进一步数字信号处理后,送到LCD上显示,以发现废墟中是否有生存的人员,并进一步确定人员的位置;通过实验验证,本系统已可用于实际生命探测行动.     

基于移动机器人的主动嗅觉技术研究

使用移动机器人来定位气味源已经成为一个研究热点,机器人主动嗅觉是指使用机器人自主发现并跟踪烟羽,最终确定气味源所在位置的技术。本文对当前主动嗅觉技术进行概述,并根据生物嗅觉行为介绍一种气味源定位算法,这种算法不依赖某一点气味浓度值,仅依靠气味浓度变化率就可找到气味源。并在高斯模型下对烟羽分布模型进行仿真。     

基于机器人听觉的声源定位策略

针对机器人听觉定位,提出了五个传声器组成的阵列作为机器人的耳朵,其中四个传声器组成的平面阵确定声源空间位置,另外一个传声器辅助完成声源位于机器人前后方的判断,并在改进的时延算法上实现声源的空间定位。系统在室内环境下测试,实验结果证明在混响环境下机器人可以实现空间声源定位,该方法具有实时实现的有效性和应用性。     

基于PVDF的三维机器人触觉传感器有限元分析

为了解决压电层合板层间应力连续性问题,从而更为准确地预测传感器的实际输出,利用COMSOL Multiphysics对基于PVDF压电薄膜的三维机器人触觉传感器进行有限元建模。利用三维线性理论建立了压电层半解析轴对称有限元模型,得出分别沿三个方向施加单向力时触觉传感器各压电薄膜的电压响应。仿真结果与标定值之间的误差小于6%,验证了设计的合理性和可行性。     

基于机器人听觉的自主声源搜索策略

提出了融合机器人听觉和超声避障的自主声源搜索策略．搜索策略按优先级分成3个模块：声源确认、超声避障、声源定位搜索, 通过优先级的判断确定当前执行模块．声源定位基于改进的时延估计定位方法实现,机器人在搜索并接近声源过程中利用超声避障． 在室内环境下测试系统,实验结果证明在混响环境下机器人可以定位声源并且可以绕过障碍物接近并确认声源,该方法具有实时实现的有效性和应用性．     

融合机器视觉和触觉的机器人自动接线方法研究

为保障电力行业的安全生产,降低人工接线操作的危险性和复杂度,提出了融合机器视觉和触觉的机器人自动接线方法。首先,基于改进的Faster R-CNN目标检测网络对导线进行识别,以实现导线端口的精确定位;然后,根据触觉传感器传回的碰撞信息,通过多层感知机(MLP)对碰撞类型进行分类,判断机械臂是否对导线完成了准确抓握;最后,利用三维坐标系对导线端口进行位置修正,并再次通过触觉传感器和带有回归器的MLP指导电线完成最终的接线操作。基于真实开关柜场景进行一系列电力接线实验,实验结果表明融合机器视觉和触觉的机器人自动接线方法可准确完成接线操作,在开关柜中的接线成功率最高可达到80%。所提方法对保障电力安全生产及降低人工接线的危险性具有实际工程意义。