基于多感知的空间机械手爪控制研究

对融合了视觉、滑觉、角位移等多种传感器的欠驱动空间机械手爪,研究其对不同形状、质地的物体实现自适应抓取控制。通过传感器反馈控制机械手运动、抓取力,提高机械手的自主能力。在抓取模式选择中,采用基于专家系统的抓取规划,根据物体不同的形状、尺寸选择不同的抓取模式;在抓取力控制中,通过由PVDF制作的滑觉传感器反馈,采用基于滑觉信号的模糊控制方法,对不同质地的物体选择不同的控制参数。通过实验研究验证基于多感知的控制方法对各种物体可以进行可靠的抓取。     

一种声电式滑觉传感器的实现与测试

滑觉检测是机械手实现软抓取的关键环节,提出了一种简易低成本的、以声电转换器为基础的滑觉传感器,该传感器通过声电转换器拾取由接触与滑动产生的微振动信号,并将其转换成电信号。具体介绍了以声电转换器为基础实现滑觉传感器的测试分析过程,并介绍了该传感器的结构与工作原理、调理电路和信号处理。测试分析结果表明:该传感器可提供有效的接触与滑动信号,其研究与应用具有一定的可行性。     

基于触滑觉感知的智能假肢抓握控制方法研究

【】触觉和滑觉感知功能是仿生假手不可或缺的感知功能。本文在原有智能假肢的基础上,通过对触滑觉感知方法的研究,包括触滑觉传感器的选型、后续测量电路的设计和测点布局分析等,开发了一种可以同时实现触觉和滑觉感知的智能假肢。进而,通过模糊逻辑控制方法的引入,实现了假肢的可靠抓握功能及抓握保持过程中的自适应响应控制。实验结果表明,该智能假肢可以实现假肢抓握的稳定控制,并在被抓握物体产生滑动时进行精准快速的自适应响应控制。     

一种低成本滑觉传感器的试验研究

滑觉检测是机器人实现软抓取的关键环节.为提供可靠的、全面的滑觉信息,提出了一种低成本的基于光电原理的小型滑觉传感器并进行了性能试验研究.该传感器主要由弹性触头和一对光电管组成,结构简单,成本低.通过把物体滑动时造成的微小震动信号转化为光电信号,既而由信号处理来实现滑觉检测.性能试验表明,该传感器不仅能够提供可靠的滑动信号,并且可以通过数据处理提供滑动程度的判定,本文通过试验建立了判定模型.     

电容式滑觉传感器设计与应用

提出了一种用于智能机器人仿生皮肤的电容式滑觉传感器,用以解决智能机器人软抓取过程中滑觉信息的感知问题.阐述了电容式滑觉传感器的结构设计、滑觉感知机理,并借助ANSYS有限元仿真软件进行滑觉感知机理验证.基于CC2530低功耗微处理器与AD7147-1型电容数字转换器构建便携式电容滑觉信息感知系统.根据差分电容式滑觉传感器的输出可实现全方向性滑觉力检测功能.实验结果表明:该电容式滑觉传感器具有结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且高灵敏度等优点.     

一种用于深海作业的智能机械手

设计了一种以光强内调制型光纤传感器为基础的能对滑觉进行全方位检测的触觉传感器,并把它用在水下作业机械手上,以实现其作业的智能化。     

一种高实时性滑觉传感器滑动程度判别模式

光电滑觉传感器是利用光电效应原理,将机械的滑动通过光信号转换为电信号加以检测。光电滑觉传感器的实时性与传感器对滑动程度的判别模式直接相关。通过分析典型的滑动信号,对比传统的滑动程度判别模式,提出了一种新的高实时性滑动程度判别模式,即根据滑动信号单个波形和时间轴包围面积,与滑动信号最大值和波形所占时间乘积的比值大小来判断滑动程度。经试验验证:当上述比值小于25%时,被抓物体与机械手间没有相对滑动。     

压／滑觉传感器及其信号检测

ＦＰＳＲ＾ＴＭ系列传感器元是美国Ｉｎｔｅｒｌｉｎｋ公司最新工艺制造的，对采用它所研制开发的压滑觉传感器进行了介绍，并阐述了其信号的检测方法。     

一种全方向非接触式机器人滑觉传感器及其应用

本文介绍作者提出的一种以光强外调制型光纤传感器为基础的滑觉传感器。它是全方向、非接触式的并具有许多优于现有其它型式滑觉传感器的特性。文中还介绍了利用这种传感器构成的机器人软抓取控制系统及其实验结果。     

HI—1三感觉机械手的研究

本文对机器人的接近觉、接触觉、滑觉进行了研究,设计并制作了能装于机械手爪上的小型组合传感器.传感器组成的系统在一简易的机械手上完成了抓鸡蛋、纸盒、玻璃瓶、铁块等多种操作.     

一种可感知三维力的新型柔性触觉传感器及滑觉识别算法研究

针对智能机器人在软抓取过程中对三维力感知和滑觉识别的需求,以炭黑/石墨烯为敏感材料,硅橡胶为基体,聚酰亚胺为柔性电极,设计了可以实现三维力感知的柔性触觉传感器;同时设计了一种可以实现滑觉识别的基于小波变换-相空间重构-支持向量机(DWT-PSR-SVM)的融合算法.针对机器人软抓取的实验结果表明,该传感器能够有效地检测三维力,通过所设计融合算法能识别在机器人抓取任务中的滑动状态和非滑动状态,可以进一步应用在机器人软抓取的工作中.     

基于手机短信息的人体跌倒自动报警研究

通过对人体跌倒自动报警机制的研究,提出一种基于MEMS加速度传感器的侦测人体跌倒信号、自动通过手机短信报警,以及修正误报警的方法,并由低功耗MSP430F449单片机和MMA7260Q加速度传感器,以及GSM模块,通过AT指令程序,实现了单片机控制GSM模块自动发送跌倒求救短信息。它可以检测人体在倾斜、垂直方向的跌倒信号和跌倒时发出的撞击信号,能自动发送短信,还可以在指定时间内消除错误报警信号,具有报警准确性高的突出优点。通过姿态模拟漏报警和误报警实验,结果表明没有出现漏报警和误报警,证明该方法可行,具有应用价值。     

基于柔性三维力触觉传感器的滑觉识别算法研究

针对智能机器人在软抓取过程中对三维力感知和滑觉识别的需求,本文以炭黑/碳纳米管为敏感材料,硅橡胶为基体,聚酰亚胺为柔性电极,设计了可以实现三维力感知的柔性触觉传感器;同时设计了一种可以实现滑觉识别的基于小波变换-相空间重构-支持向量机(DWT-PSR-SVM)的融合算法。针对机器人软抓取的实验结果表明,该传感器能够有效地检测三维力,通过所设计融合算法能识别在机器人抓取任务中的滑动状态和非滑动状态,可以进一步应用在机器人软抓取的工作中。     

Tactile data modeling and interpretation for stable grasping and manipulation

This paper is devoted to present the latest results on the exploitation of the force/tactile sensor developed by the authors in terms of modeling and interpretation of the data provided by the device. An analytical nonlinear model of the elastically deformable sensor is derived and validated, which allows to reconstruct the position and orientation of the surface in contact with a rigid object on the basis of the sensor signals. The reconstruction is performed via an Extended Kalman Filter able to counteract the measurement noise and to handle the nonlinearity of the model at the same time. The contact plane position and orientation information together with the contact force vector measured by the sensor are used to estimate the physical parameter most relevant to manipulation control purposes: the friction coefficient. A slippage control algorithm is presented which exploits the estimated friction and a novel slipping detection algorithm is proposed to cope with the unavoidable uncertainties of the real world and its effectiveness is experimentally proved in comparison with the existing techniques.     

图像识别的机器手抓握滑移检测系统开发

为实现机器手抓握物体时不发生脱落,首先应检测其与被抓握物体接触面上的滑移信号.提出一种基于图像识别的机器手抓握滑移检测方法,采用中心区域匹配思想的归一化互相关算法(NCC)匹配由视觉传感器实时采集到的被抓握物体表面图像,得到被抓握物体在采集图像期间的滑移情况.实验结果表明:此系统可以准确检测被抓握物体是否发生滑移及滑移的方向和大小,具有高准确度、高灵敏度等优点.     

新型MR转向传感器的研究

目前汽车已装备电动转向器和电子稳定控制器以防止侧滑.汽车电动转向器和电子稳定控制器不但需要转向扭矩传感器,而且需要转向角度传感器.磁阻式(MR)转向传感器既可以检测转向扭矩,也可同时检测转向时的转向角.MR转向传感器由磁性敏感元件和信号盘组成.从MR转向传感器的输出信号可以得到转向扭矩和转向角的信息.最后给出了MR转向传感器的性能特性曲线.     

Approximation-based adaptive control for a class of mobile robots with unknown skidding and slipping

An adaptive tracking control approach using function approximation technique is proposed for trajectory tracking of Type (2,0) wheeled mobile robots with unknown skidding and slipping in polar coordinates and at the dynamic level. The nonlinear disturbance observer (NDO) is used to estimate a nonlinear disturbance term including unknown skidding and slipping. The adaptive control system is designed via the function approximation technique using neural networks employed to compensate the NDO error. It is proved that all signals of the controlled closed-loop system are uniformly bounded and the point tracking errors converge to an adjustable neighborhood of the origin regardless of large initial tracking errors and unknown skidding and slipping. Simulation results are presented to validate the good tracking performance and robustness of the proposed control system against unknown skidding and slipping.     

An Adaptive Unscented Kalman Filter-based Controller for Simultaneous Obstacle Avoidance and Tracking of Wheeled Mobile Robots with Unknown Slipping Parameters

A novel unified control approach is proposed to simultaneously solve tracking and obstacle avoidance problems of a wheeled mobile robot (WMR) with unknown wheeled slipping. The longitudinal and lateral slipping are processed as three time-varying parameters and an Adaptive Unscented Kalman Filter (AUKF) is designed to estimate the slipping parameters online More specifically, an adaptive adjustment of the noise covariances in the estimation process is implemented using a technique of covariance matching in the Unscented Kalman Filter (UKF) context. A stable unified controller is applied to simultaneously handle tracking and obstacle avoidance for this WMR system to compensate for the unknown slipping effect. Applying Lyapunov stability theory, it is proved that tracking errors of the closed-loop system are asymptotically convergent regardless of unknown slipping, the tracking errors converge to the zero outside the obstacle detection region and obstacle avoidance is guaranteed inside the obstacle detection region. The effectiveness and robustness of the proposed control method are validated through simulation and experimental results.