遥操作机器人系统及多指灵巧手的设计与算法研究.pdf

⑨答辩委员会主席—砻密级:—幺和⋯髦趔。一南大学硕士学位论文东人鱼轻雄型:竺:遥操作机器人系统及多指灵巧手的设计与算法研究号:—堡趣赴点往塞爱凋熬援研究生姓名:导师姓名:分炭号::翌型兰亟±学科专业名称趟邀进塑篷苤丞选蕊茎垒篓玺釜基申请学位级别论文提交强簇论文答辩强期学位授予霾翔阅’评二五年三月学援代鼹;—塑瑟豇一
摘要临场感技术赔入机交互的核心,它通过传感器获樽远处跌机械手与环境的各种交互信惠,包括视甓、力镦、触觉、接近觉、玲热觉、位置运动觉信息,弗反馈到本地操作者处,由相应装置将这些信息再现给操作者,使操作者产生身临其境诗句感觉,从而有效地完成作业任务。工作在交互方式尿「幸2僮骰鰽系统具有投大的现实惑义帮理论意义。牯场感邂掇作极嚣人系统楚在人所不能达到的恶劣、危险环境和远地未知环境下作业的有力手段。其中作为从机器人执行机构的手爪,瓣为必矮安装在撬器天手魏A家G笫旨桉阻ǎ琹、、霾鬣轻、多感觉基魂终可鼗。因建绘浚嗣‘繁本文结合国家自然科学基金项目“分布式和主动式力,触觉建模理论与方法”和霍英东教育基金项目”基于传感器信息融合的临场感机器人艘拟环境建模研究”对远程遇操作机器人系统进行了研究,主餮完成从机器人多指灵巧手的机械殴计、传感器的电路设计、控制系统的软硬件设计及传感器多信息融台、二撂手的辘棱接囊鞠从枧嚣久瓣抵取壤旗磅究。本文首先介绍了遥操作机器人系统实验演示平台,并以机器人运动学为基础,从数学角度对从机器人进行了运动学的分析,推导了甋弦祷魅氲脑硕д庥肽娼猓蝗缓笙晗叙述了具有力觉、接近觉、冷热觉、温度觉、及角度传感器的多感觉三チ亟诹榍苫魅耸肿Φ殴计力法,其中包辐了机械结构设计、单片机系统的软硬件设计、传感器及其测量电路设计、驱动电路和保护电路的设计及土位专眭软件设计:接着基予所设计的三指手,进毒亍了多传感器绩息鞋台的算法研究;最后进行了二指手的机械抓取仿真,并给出从机器人实现自主抓取的策略。美键漏:力蹙栏幸D熨」跗魅腭咂魅胧止响嗳【朔≒片上《鼯羞系绞ǜ衅柬了困贿。
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聊虢翎⋯.东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电牡担梢圆捎糜坝⑺跤』蚱渌粗剖侄伪4媛畚摹1救说缱游牡档哪谌莺椭街事畚牡哪谌菹一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。研究生签名
第一章绪论课题研究的应用背景及其意义而发展遥操作机器人系统技术,让人参与到人一机器系统中,通过人机交互,、危险环境或远地未知环境完成比较复杂操作的一种远距离操作机器人系发展全白土式鞯幕魅艘恢笔腔魅搜д咚非蟮哪勘辏孀畔执蒲Ъ际醯难该头⒄梗机器人技术也取得了令人振奋的成就。尽管机器人智能在某些方面有比人类更长足的地方,然而年代以来,人们对智能机器人研究的反思却表明:由于在机器人学的几项支撑技术峁埂⒖刂啤传感器和人『:智能等共荒苈闶迪秩灾魉璧囊G螅魅说母兄!⒕霾摺⑿形D芰乖恫能达到人类的水平。要研制出在复杂、未知或变化环境下的全自主式智能机器人将是今后相当长的的学习、分析、决策、创造能力和主观能动性,同时又发挥机器人的诸多长处如更高更准确的感知能力、工作能力、不畏恶劣环境、无心理情感作用等。交互式遥操作机器人也因此成为智能机器人研究的前沿和热点,同时也成为目前最有价值的机器人技术。遥操作机器人系统的实现,将极大地改善机器人的作业能力和人工智能程度,人们可以将自己的镪慧固枧器人的适应能力蛔结合从甄完成危险、有害戚远距离环境下翁作业任务,如空间摄索、海洋开发、远程医疗护理帮手术、远程教学、远程制造、遥操作等。遥操作机器人系统的研究是时代发展的要求。而随着空间技术、海洋技术和瓤子能技术的迅速发震,遥锈需要醑稍整能程这种危险瘸来知环境中』二弦鹣撬器入,另外,溪实季±会因为遣罐空闻豹距离而影响异地专家共同作业,减少了专家资源的利用率,为了充分发挥专家的辆射作用和聚集集体智慧作业也需要借助遥操作机器人系鲮,因此工作在交互方式下的遥操作机器入开始受到广‘泛关涟和研究。特剐是近几年来,随着计算机网络控术的飞跃发展和微型处骥器芯片技术的发糕,遥操机器人不仅有了一个开放的、共享的信息传输通道,而且也育了微型化和集成化的硬件支持,这麓罄为遥搡俘摄嚣太技术鹣广泛应震提供了毫好戆基礁。目前遥操作系娩技术已经应用于空间探索、海洋开发、远程医疗和远程教育蒋领域,圈内外的成功经验证明:具商临场感技术的避操作机器人由于能大大地掇赢遥操作的能力,因此具祷缀大的窑麓徐债。狠多国家在遥控橇器入特剐是带裔