面向任务和基于几何特征的机器人多指手抓取模式规划

针对机器人多指手自身的特点,通过分析人手的抓取特性,对其可能具有的抓取模式进行分类。考虑被抓取物体的几何特征和任务要求,采用基函数为高斯核函数的RBF神经网络来表示被抓物体的样本特征和抓取模式之间的复杂非线性映射。将抓取模式分为10类,对于新的被抓物体,利用训练好的神经网络自动生成抓取模式,并利用VC++/OpenGL建立了可视化仿真平台,进行了抓取模式分类仿真实验,结果表明对于新的物体,机器人可以选择适当的抓取模式进行抓取。     

机器人多指手预抓取模式聚类分析

提出一种基于计算机视觉的,以及改进的模糊C均值聚类算法的机器人多指手预抓取模式分类方法.根据人手抓取分类学,将抓取手势分为13类.选取若干具有代表性的不规则形状物体,先经视觉系统采集物体图像,然后运用数字图像处理方法提取物体的姿态、大小、形状和表面粗糙度等特征,最后利用改进后的模糊C均值聚类算法对待抓取物体进行聚类分析.实验结果表明:对比人类抓取策略,该方法具有理想的预抓取模式分类效果.     

一种自适应拟人手指抓持力分析与结构优化

采用齿轮齿条传动机构，设计了一种新型自适应拟人手指。该手指自身不带驱动器，适合抓取不同形状、尺寸的物体，使机器人多指手以较少的驱动器驱动较多关节自由度。电机的数量大大减少使机器人手具有许多优点。另外，该手指与人的手指相似，适合用于拟人多指手。分析了该手指抓持力与其设计参数的关系，提出了该手指的结构优化设计原则。     

基于最大力螺旋多指手抓取规划

机器人多指手抓取物体时,为了保证抓取稳定性,必须对手指与被抓物体之间的接触位置进行合理的布局,寻求最佳的抓取位置.基于此,提出基于最大力螺旋的多指手抓取规划方法,将多指手可以平衡的最大外力螺旋作为评价规划的性能指标,建立力封闭约束条件下抓取位置与最大外力螺旋优化模型,并运用神经网络进行仿真,将该方法与基于广义力椭球方法进行比较.前者弥补了广义力椭球方法的局限性,可以清楚地描述多指手抓取位置与可平衡外力螺旋之间的对应关系,定量地描述被抓物体的稳定性程度,使得抓取规划的判断更直观、更具有实用性.     

欠驱动两指多指杆机器人手的操作过程与抓力分析

欠驱动两指多指杆机器人手仅用一台驱动电机就能以直指或曲指方式履行各种工业操作任务。文中描述了欠驱动两指多指杆手的操作过程与手指的抓力分析 ,并对手指抓力作了动态仿真。与现有的欠驱动机器人手相比 ,这种多指杆机器人手的结构更为简单紧凑 ,且能减少控制的复杂性、重量和成本 ,并能实现多功能地抓取不同物体的能力     

机器人多指手及其抓取机制的研究进展

对国内外在机器人多指手样机研制和抓取机制领域所取得的最新进展及研究现状进行综述.介绍国内外机器人多指手的样机模型和最新研制进展,提出今后多指手研究发展方向及必然趋势.归纳多指手在抓取机制方面的典型研究方法,总结抓取力封闭性与形封闭性的研究成果及存在的不足,指出在多指手研究方面有待进一步解决的问题.     

一种欠驱动多指杆机器人手

提出的欠驱动多指杆机器人手能用直指或曲指方式履行各种工业操作任务。本文描述了三指多指杆手的工作原理,手指位移与力分析,这种手抓取物体的适应性,稳定性,抓力都优于常规手爪,提出的手指结构能减少控制复杂性,重量和成本,并能实现多功能地抓取不同物体的能力。     

基于人工神经网络的抓取规划

针对机器人多指手自身特点，对其所有可能具备的抓取模式进行分类，利用人工神经网络表示被取对象的形状，几何参数及所处姿态与抓了模式之间得杂的非线性映射关系，通过样本对人工神经网络进行训练，用训练好的人工神经网络自动生成抓取模型，讨论更为一般的力分配问题，这时手指和物体之间的接触形式可以是无摩擦的上来的点接触，有摩擦点接触及软指接触中的任何一种，并不论是否对称抓取，为使实时抓取成为可能，考虑用ＢＰ网络和     

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。     

机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战

机器人多指灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器,因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力,半个多世纪以来得到持续的研发投入和广泛关注,备受社会各界期待.综述分析了仿人型机器人多指灵巧手的演化过程、研究与开发现状.从仿生结构、驱动、传动、感知、复合/智能材料、建模与控制等方面分析了机器人多指灵巧手的本体复杂性,在部分功能复现、灵巧操作功能复现和人手功能的增强三个层次上分析了机器人多指灵巧手的应用复杂性,进而论述了基于多指灵巧手的复杂应用简化实现模式,阐明了机器人多指灵巧手的复杂性与易用性的辩证关系.最后从深度仿生、柔性感知技术、操作过程规划与控制策略、成本控制四个方面分析了多指灵巧手本体研究的趋势与挑战.     

多边形对象四指抓取规划方法

利用瞬心三角形概念和性质表示平面四指抓取的形封闭性,建立平面四指抓取方案的形封闭性的判别方法,建立四条边界上是否存在形封闭的抓取接触点位置的判断方法。研究了多边形对象的四条抓取边界上的手指接触位置分布的自动规划问题。该方法可以建立满足形封闭条件的四个手指位置的函数关系,为机器人抓取的质量评价提供数学基础。     

基于虚拟构架模型分析手指包容抓取内力

在手指包容抓取物体时的内力分析中 ,基于虚拟构架模型来分析手指抓取内力 ,手指任一接触点处的内力通常能分解成该构架虚拟连接点两个 (二维平面 )或三个 (三维空间 )杆轴方向的分力 ,由虚拟构架内力 ,我们给出了二手指和三手指内力表达式。这种内力分析法为处理机器人手的抓力大小、操作规划与优化以及力控制设计等问题提供了理论基础     

基于多判据的多目视觉手势立体姿态检测系统研究

为了精确识别人手姿态用于机器手控制,文中讨论一种基于计算机视觉的手势立体姿态检测的新方法.该方法利用多目视觉之间的配合,有效地解决了检测识别时手部关键节点互相遮档的关键问题.采用了自适应阈值分割、harris角点检测、外极线约束等几种合理、有效的点的匹配算法,对不同摄像机拍摄到的手部关键节点进行排序,这样不仅解决了特征...     

Development of Gesture-Changeable under-actuated Humanoid Robotic Finger

Robotic fingers, which are the key parts of robot hand, are divided into two main kinds: dexterous fingers and under-actuated fingers. Although dexterous fingers are agile, they are too expensive. Under-actuated fingers can grasp objects self-adaptively, which makes them easy to control and low cost, on the contrary, under-actuated function makes fingers feel hard to grasp things agilely enough and make many gestures. For the purpose of designing a new finger which can grasp things dexterously, perform many gestures and feel easy to control and maintain, a concept called "gesture-changeable under-actuated" (GCUA) function is put forward. The GCUA function combines the advantages of dexterous fingers and under-actuated fingers: a pre-bending function is embedded into the under-actuated finger. The GCUA finger can not only perform self-adaptive grasping function, but also actively bend the middle joint of the finger. On the basis of the concept, a GCUA finger with 2 joints is designed, which is realized by the coordination of screw-nut transmission mechanism, flexible drawstring constraint and pulley-belt under-actuated mechanism.Principle analyses of its grasping and the design optimization of the GCUA finger are given. An important problem of how to stably grasp an object which is easy to glide is discussed. The force analysis on gliding object in grasping process is introduced in detail. A GCUA finger with 3 joints is developed. Many experiments of grasping different objects by of the finger were carried out. The experimental results show that the GCUA finger can effectively realize functions of pre-bending and self-adaptive grasping, the grasping processes are stable. The GCUA finger excels under-actuated fingers in dexterity and gesture actions and it is easier to control and cheaper than dexterous hands, becomes the third kinds of finger.     

汽车转向器导管对称度的计算

在汽车导管的设计计算中,导管的对称度很重要。为了建立转向器导管挡片位置的计算方法,本文介绍了两种方法。一种比较全面、精确,但比较复杂。必须先建立该曲线的数学模型,然后编写程序求解。另一种方法是近似计算,该法比较简单。但只能校核挡片的不对称度。用两种方法对实例进行计算,得到两种不同方法的不同特点和用途。     

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。     

抓持接触力的子空间分解表示

研究了机器人灵巧手抓持物体时手指与物体间接触力的性质。通过将接触力空间分解成四个子空间，给出了接触力的一般表达式。该式即适用于灵巧抓持，也适用于退化抓持。在退化抓持情况下，接触力的某些分量可能不能由关节力矩提供，成为被动力。该法可以将这些被动力分量识别和分解出来，并进而将接触力表示成被抓物体所受外力和手指关节力矩的显函数。从此表达式出发对接触力进行优化可以保证所求接触力能够由关节力矩提供。给出了两个力分解的数值算例。     

基于光纤光栅的机械手指触滑觉传感研究

针对机械手指柔性触滑觉传感问题,提出了一种基于光纤光栅的二维分布式传感阵列的触滑觉传感方法,该方法采用两根平行放置和一根倾斜放置的光纤光栅传感器组成传感单元,利用弹性材料封装增强光纤光栅对压力的灵敏度,并以单元阵列的方式实现对触觉三维力、滑动方向以及滑移位置的感知。仿真和实验结果表明,该方法可以很好地实现对触觉正向压力和剪切力的传感,其中正向压力在0~3.691 9×103Pa的范围内灵敏度为Kp=0.194 pm/Pa,x正向剪切力在0~1.115×103Pa的范围内灵敏度为Kpt=0.03 pm/Pa。通过对传感阵列中不同光栅中心波长漂移的上升沿和峰值时间差实现对物体x轴的滑移方向的判断。该方法可以很好地实现对机械手指触滑觉信息的测量,具有一定的应用价值。     

Defect Detection of Gold-Plated Surfaces on PCBs Using Entropy Measures

Connector fingers are metallic pads at the edge of a printed circuit board (PCB). They must be inspected after plating to ensure that an adequate coating of gold has been applied. The gold-plated surface is not uniform, but produces a homogeneous texture in the image. In this paper, we propose two entropy measures of chromatic and structural regularities for the automatic defect inspection of gold-plated fingers (edge connectors) on PCBs. One entropy measure uses two chromatic features derived from the CIELUV colour space to detect colour anomalies, and the other measure uses edge angles to detect structural defects on gold-plated surfaces. Experimental results have shown that the proposed method is effective and efficient for detecting various defects such as pinholes, copper exposure, and nicks and roughness on gold-plated surfaces.     

创伤手指康复外骨骼手系统的设计

在分析人手生物学特性的基础上,提出了一种新的外骨骼式机械手,用于创伤手指的术后康复治疗。基于模块化思想设计了外骨骼手机构本体,该外骨骼手可以适应不同人手长度,能够驱动手指进行独立的弯曲和内收/外展康复运动;康复过程要求外骨骼手能够实时反馈手指关节的角度和力信息,同时保证康复力始终垂直作用于指骨以避免损坏关节周围的软组织。对外骨骼手关节单自由度和二自由度构型进行了分析,建立了外骨骼手的运动学模型,给出了外骨骼手的运动学和动力学方程。以ARM微处理器为核心,建立了基于SPI总线的外骨骼手控制系统。最后,进行了外骨骼手的运动学和动力学仿真验证及食指弯曲方向康复实验研究。实验结果表明,创伤手指康复外骨骼手系统康复原理和方法正确可行,实验的重复性误差5%,表明外骨骼手系统能够满足创伤手指康复要求。