三指灵巧手主从控制系统的搭建与实现

设计了三指灵巧手的主从控制系统,主手运动信息通过外围电路采样送入核心控制器TMS320F2812DSP,采用PID控制算法实现对从手各个关节的位置反馈控制,使从手(灵巧手)跟随人手运动.从手的位置由主从手指尖位置的映射关系决定.操作者佩戴合适的主手装置,可实现从手的多种动作.     

Development of a virtual maintenance system with virtual hand

Aiming to improve the flexibility of virtual maintenance operations, virtual hand was designed and applied in a virtual maintenance system. The structure of virtual hand was designed according to the real human hand and the frequently used gestures of virtual hand were elaborated. Moreover, the motion mapping from human hand to virtual hand was established and a framework which described the interaction mechanism of virtual maintenance system with virtual hand was proposed. Finally, a prototype system was developed and an example of scraper conveyor was provided. The application results indicated that virtual hand can simulate most of operations through real human hand and the flexibility of virtual maintenance operations was improved.     

手形特征点定位方法的研究

手形识别是指对手部的轮廓所构成的几何图形进行识别,提取的特征为手的不同部位的尺寸或是手指边缘的轮廓点集。二维手形图像的识别主要有手形轮廓点集匹配和手形特征矢量匹配两种方法。目前应用最多的是第二种方法,应用这种方法首先要准确定位手形轮廓上的特征点。总结了一些定位手形特征点的方法,找到这些特征点后才能选取适当的特征矢量进行手形识别。     

FANUC 0i C系列CNC数控机床手轮故障处理

针对数控车床的手轮移动操作方式进行研究。重点论述手轮进给的步骤,主要有手摇开关选择;手轮进给轴选择,选择一个机床要移动的轴;手轮进给率选择,选择机床移动的倍率;旋转手轮,机床沿选择轴移动。     

超声电机驱动五指灵巧手的设计与仿真

设计一个由超声电机驱动的仿人五指灵巧手,由于超声电机的一些优点,使得该五指灵巧手与人手相仿,共有20个独立自由度,重量不足1000 g。为了检验设计方案是否能达到预期的效果,运用ADAMS分析软件对模型进行了运动学和动力学的仿真,仿真结果表明设计方案合理可行。     

A dexterous robot hand with a bio-mimetic mechanism

This paper describes a development of bio-mimetic robot hand and its control scheme. This robot hand has four independently moving fingers, which are driven by four-coupled link mechanism with two linear actuators. By using the linear actuators, we make the hand similar to human hand in its structure and motion. The coupled link mechanism makes the hand compact in structure and efficient in power. The robot hand is designed considering the dexterity and the compact size suited for various tools and objects in daily life. The hand has tactile sensors mounted on the palm and the fingertips at each finger. With tactile sensor based feedback control and force closure method, the paper shows the control of the robot hand which is very stable in grasping and handling various objects.     

基于手眼系统的线结构光焊缝跟踪系统设计

为了实现一般手眼系统与线结构光焊缝跟踪系统主要部件的复用,在一般手眼系统的基础上,加装激光器、滤光片、保护装置等设备,将其用作焊缝跟踪系统中的线激光结构光焊缝跟踪传感器。通过实验对原手眼系统的标定结果进行实验修正,使其可以替代线结构光焊缝跟踪传感器的标定。详细分析了安装激光器、滤光片、保护装置等对原手眼标定结果造成的影响,使用数据逼近的方法提高线激光结构光焊缝跟踪传感器的手眼标定精度;实验时先对手眼系统进行标定,得到相机坐标系到工具坐标系的原外参矩阵;再对使用原外参矩阵得到的焊点数据,与焊点的实际坐标的误差进行分析,修正手眼系统标定结果。通过实验验证了本方法在手眼系统标定结果基础上,进行加装机构后的线结构光焊缝跟踪传感器的手眼标定的平均精度可达0.53 mm,能够满足机器人焊接的需求。     

直线平夹自适应机器人手抓取分析与实验

传统机器人手在平夹模式下,其手指末端的运动轨迹为圆弧,难以精确捏持薄板物体。针对传统机器人手的不足,设计一种可实现直线平夹精确捏持和自适应包络通用抓取的机器人手,分析了该机器人手的工作原理,结构组成,并且对机器人手抓取模式、平夹抓取最大抓取质量和自适应包络抓取特性进行分析,为优化机器人手设计提供依据。研制了机器人手样机,并在手指表面安置了压力传感器实时监测抓取过程中的受力情况,开展了定性抓取实验和定量测试实验,通过对传感器反馈数据进行分析,得出了机器人手在不同抓取模式、抓取不同特性物体时的受力情况,验证了机器人手抓取性能。     

基于ARM的嵌入式手姿态跟踪设备控制系统研究

人机交互过程中获得人的动作是一个关键,为了实现手部姿态的实时跟踪控制,分析了手形及手部的运动形式和特点,研究设计了一种基于嵌入式系统的手部姿态跟踪控制系统。该系统采用ARM9架构和Linux实时操作系统作为开发平台,设计开发了系统的应用程序,通过动态手势识别算法,实现了连续手姿态的识别。所研究实现的手部姿态跟踪控制系统能够较好地实现手姿态的跟踪,具有较高的实时性。     

五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand II

基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT II仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案,使手指的体积和质量得到显著减小;采用钢丝耦合传动方案,实现手指末端两个关节的1:1耦合运动;手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成,灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中,将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体,实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5 kg,手指的指尖输出力10 N。     

三自由度比例控制肌电假手的设计

针对电动假手的仿生控制问题,给出了一种三自由度实时比例控制肌电假手的设计方案。通过采集残臂上的4路表面肌电信号（SEMG）,采用能量时域分析法对信号进行了特征提取,并采用二叉决策树模式分类方法识别得到了手部3个自由度7个动作模式。由单片机构成的信号处理和控制电路,实现了三自由度电动假手的实时仿生控制;并根据表面肌电信号的强弱,采用多路SEMG能量加权法来求取多自由度假手的比例控制系数,实现了对电动假手的比例控制。试验结果表明,基于表面肌电信号的三自由度肌电假手响应速度快。动作准确率达到96％以上。     

人体手背皮肤的摩擦学特性试验研究

为了研究手部皮肤的生物、摩擦学特性和为护手产品的相关研究提供科学依据，采用微观摩擦试验机测定手背皮肤的摩擦因数，经过对24位健康志愿者的左右手手背皮肤表面的摩擦学特性试验，结果是：在受试者手背皮肤保持自然洁净的情况下，女性左、右手手背皮肤的摩擦因数平均值分别为0．49和0．48，而男性左、右手手背皮肤的摩擦因数平均值分别为0.38和0.39；在受试者手背涂抹护肤用甘油后，其皮肤的摩擦因数明显升高且均超过1，保持时间大约220min。研究结果表明：男性手背的摩擦因数比女性偏低；男、女手背不同位置处皮肤的摩擦因数相差不大；人体左、右手手背的摩擦因数无明显差别；甘油的润肤保湿效果显著。     

多自由度假手控制和实验系统的设计

设计了多自由度假手控制系统,采用了分布式结构,有2个DSP分别进行假手的本体控制和基于EMG信号动作识别.建立了多自由度假手控制实验平台,可以进行离线训练和基于DSP的在线动作识别.     

基于MEB-SVM的静态手势识别研究

为了实现快速高准确率的静态手势识别,提出了一种新的支持向量机分类方法。图像分割是图像识别的基本步骤,采用彩色直方图为特征可以将手部区域从背景中分离出来;然后将得到的手部图像去除手部以外的区域,并二值化,得到手的轮廓;再用8邻域方法处理轮廓图,得到一个表示轮廓的坐标序列,再将复数序列采用傅里叶变换,从而得到一个大小、平移、旋转不变的一维矢量。最后对矢量用MBE-SVM进行分类、识别。通过这种方法完成的手势识别正确率达到了90%以上,基本实现了静态手势识别的目标。     

面向手部康复应用的数据手套技术研究

疾病或意外发生后经常会引起患者的手部功能障碍,但目前手部康复评估仍然依赖医生经验等主观判断,市场上现有的部分康复产品结构复杂、价格昂贵,而且无法长期记录病人的康复数据,不便于医生进行诊断和复查。提出了一种面向手部康复的多传感器数据融合手套,采用最小二乘法对加速度和地磁进行校正,利用互补滤波进行传感器数据融合,依据真实手骨模型进行虚拟手部建模,用数据手套获得的手部姿态驱动Unity3D中的手部模型。该系统可以准确地记录手的姿态信息,并在虚拟环境中进行实时还原,能高效地帮助医生进行康复评估和协助患者进行康复训练。     

手温对量具检定的影响

分析了手温对万能量具检定时的影响,说明了在长度尺寸测量中,用手直接拿量块测量是不可取的,介绍了避免手温对量具检定影响的方法。     

三个伺服电机驱动一个时钟演示无轴传动控制

三个伺服电机分别驱动一个时钟的时针、分针和秒针,演示无轴传动.文中进行结构功能设计解析,并给出运动控制程序的要点.     

模块化磁吸五指灵巧手结构设计与控制研究

针对目前五指灵巧手自由度低、拆装繁琐等问题,设计出一种模块化、易拆装、直驱式11自由度五指灵巧手。通过永磁铁实现手指关节间的快速拆装,每个手指关节至少有±90°转动范围;通过对大拇指转动角度的特殊设计,可实现灵巧手左/右手模式直接切换以及双侧同时抓取。通过3D打印制作了五指灵巧手样机。针对灵巧手多传感器造成控制系统复杂的问题,提出采用电流反馈控制算法,通过对电机驱动电流进行信号采集和后处理,建立了电流-转角-指尖力之间的数学模型,并进行了抓取实验。结果表明,设计的模块化灵巧手具有较强的抓取能力,并且通过电流反馈控制算法,可以实现对灵巧手运动状态和抓取力的控制,完成对目标物抓取操作。     

Detection of hand tremor in patients with Parkinson’s disease using a non-invasive laser line triangulation measurement method

Detection of hand tremor for evaluating and diagnosing early stage of Parkinson’s disease (PD) remains a challenge. The purpose of this study was to correlate hand tremors analyzed by a non-invasive method with clinical manifestations among patients with PD. Four different modes of tremor detection in patients with PD were detected individually using a laser line triangulation measurement (LLTM) method and off-line analyzed.The results showed a significant correlation between age at disease onset and tremor frequency obtained from the left hand and from the non-dominant hand. Furthermore, there was a significant positive correlation between disease duration and tremor frequency obtained from the left hand and from the non-dominant hand using different detection modes.We conclude that the laser line triangulation measurement is a non-invasive, non-contact, portable, easy-to-use and low cost method that can detect tremor early in the course of patients diagnosed with PD.     

欠驱动假肢手的运动学与静力学仿真

应用虚功原理建立了SJT2欠驱动仿人假肢手的抓取静力学模型,实现了抓取操作过程中静力分配的仿真计算.利用Open inventor建立了假肢手的虚拟场景,同时利用Coldet完成了图形仿真系统的碰撞检测功能.利用虚拟仿真系统,实现了对圆柱形物体的抓取仿真.