文档介绍：摘要关键词:灵巧手,虚拟现实,虚拟指尖力传感器、滑动判断、力矩控制利用虚拟现实技术在计算机上建立一个机器人灵巧手操作平台。通过这个操作平台,操作人员可以用鼠标、键盘等输入设备控制虚拟作业场景中的机器人灵巧手,从而实现对灵巧手抓取操作动作的预演。;。诨魅肆榍墒植僮髌教ā6孕拟指尖力传感器的建模和实现进行研究。首先,在对灵巧手进行运动学分析的基础上,采用和的开发工具在计算机中构造出一个逼真的虚拟作业场景,使操作者更加有效地直观地了解虚拟灵巧手在操作过程中的位姿等信息,通过虚拟环境,操作者不仅可以操作灵巧手关节位姿,还可以操作灵巧手末端的位置;其次,为了在灵巧手动力学研究方面提供更多的研究工具,根据真实三维指尖力传感器的原理,运用力传感器弹性体建模的方法,构造了虚拟指尖力传感器的模型;再次,,运用雅可比矩阵求解,得出了各个关节力矩与末端作用力的关系。接着针对几种典型形状的物体作为抓取对象,进行“平行抓取”、“聚中抓取”、“镊取”力的分析。当各个关节力矩确定后,计算可以产生多大的力作用于物体;最后,基于指尖力传感器,提出了一种算法,用来判断虚拟环境中的灵巧手抓取物体是否滑动,进而可以判断手指对物体的抓取力是否足以抓取物体,接着对脆性物体和刚性物体的抓取,提供了两种不同的力矩控制方法,为灵巧手的抓取提供了更为智能和便利的方法。上海大学硕士学位论文
,.,琽.,..,,:甇,Ⅵ上海大学硕士学位论文·瓸琱瓼.,
第一章绪论研究目的和意义机器人灵巧手具有很高的灵活性,如图,可以完成手指间的协调控制、对空间位置的把握、目标形状与手形的匹配,完成一些精细的操作,因而灵巧手作为机器人的末端执行装置具有被广泛的应用与原子能、太空和深海等场合达到的前景,完成一些模拟人手的精细操作。在近些年,迅速发展的虚拟现实技术为机器人感知系统提供了新的研究平台。人们开始利用虚拟现实系统平台,研究动态拟实操作过程的“物理模型”,以便了解对刚体和变形体操作时的动态特性。研究目的国内外对灵巧手在虚拟现实环境的研究虽然很多,而且都有自己的虚拟操作平台。但牵涉到传感器时,一般的方法凭借硬件的支持提供传感器的参数给虚拟环境。这种方法使得虚拟环境中的灵巧手并不独立于硬件,而是借助于硬件传感器提供参数给虚拟环境中的灵巧手。本课题研究的虚拟指尖力传感器基于真实传感器的特征,在虚拟环境中构建指尖力传感器的模型。这将使得虚拟操作平台环境中的灵巧手,对环境具“真实”力感,而且使得虚拟环境对硬件设备更加独立。借助于虚拟指尖力传感器感知力,使虚拟环境中的灵巧手模仿人手完成一些智能抓取。灵巧手的抓取图上海大学硕士学位论文
机器人机械手的发展及其在虚拟现实中的应用在研究中,现实中的灵巧手硬件容易毁坏,多次的试验也将影响试验的精度和要求。而本文建立的虚拟环境完全独立于硬件环境,可以很好的克服这种情况的发生。更进一步,就目前国内外传感器的研究而言,都是对传感器的动态特性分析,然后再在硬件结构和材料上进行改变,经过多次试验才能达到期望的精度和要求。纵观这种方法,其研究周期长、耗费资源多、代价高等。虚拟指尖力传感器的研究有助于解决上述问题。因为在虚拟环境下,可以很方便地改变虚拟传感器的材料特性、结构的变化、尺寸等等。然后对传感器的物理模型和动态特性进行分析,这将大大节省了传感器开发的时间和资源的代价。研究意义在虚拟现实环境中,灵巧手虚拟指尖力传感器的实现对灵巧手虚拟操作平台的发展有很大的意义。目前,对虚拟灵巧手的研究主要在运动学方面的研究和建模,而对动力学的研究不多,主要是因为动力学的研究相对复杂,并且相关的实验设备容易损坏,从而影响动力学研究的进展。虚拟指尖力传感器的实现,不仅在虚拟环境中保证了力的检测以及使得虚拟环境更加具有“真实”力感,而且使得在虚拟环境中对动力学的分析和稳定性的判断等等功能更加容易实现。此外,将虚拟指尖力传感器的理念应用到另一些传感器中,⒄欧美等国对机械手技术的研究始于世纪中期,美国原子能委员会的阿尔贡研究所为了让操作机械代替人在恶劣环境下处理放射性物质,于年开发了遥控机械手,年又开发了机械式的主从机械手。我国相对起步较晚。在张启先院士的主持下,北京航空航天大学机器人研究所于年代末开始灵巧手的研究与开发,最初研究出来的一土榍墒止δ芟喽约虻ィ畈沽说时国内空白。在随后的几年中又不断改进,现在的灵巧手已能灵巧地抓持和操作不同材质、不同形状的物体。目前世界各国多指灵巧手技术大部分还停留在实验室研究阶段,只有美国的少数国家将其应用到航空领域。手的发展有相当大的作用。上海大学硕士学位论文
美国的宇航机器人装备的机械手、德国宇航中心的机械手、英国公司的机械手,另外还有意大利的机械手,日本的凳郑咎锕镜幕凳值