機器人三指靈巧手抓取規(guī)劃與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、伴隨著工業(yè)發(fā)展的日新月異，人們對于科技產(chǎn)品的要求越來越高，傳統(tǒng)的機器人夾持器已很難適應(yīng)時代的需求，作為通用的仿人靈巧手占據(jù)了工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的位置。在深?；蛱盏葠毫迎h(huán)境下，靈巧手以其獨特的結(jié)構(gòu)和潛力替代人進行大量高危險任務(wù)。在人形智能機器人領(lǐng)域，高靈活度的靈巧手更備受關(guān)注。以高要求抓取和操作的靈巧手的應(yīng)用也存在各種問題，需要提高在抓取規(guī)劃和控制方面的穩(wěn)定性和精度。本文以三指靈巧手抓取操作常規(guī)任務(wù)對象過程中的抓取規(guī)劃以及手指力和位置的

2、伺服控制問題進行深入分析和研究。
　　論文首先從運動學和動力學模型角度進行分析，以單指運動學分析為基礎(chǔ)，通過坐標系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系構(gòu)建多指約束運動學;基于單指動力學模型，建立抓取物與手指之間的約束關(guān)系，分析系統(tǒng)的多指動力學。
　　在抓取點規(guī)劃方面，進行實現(xiàn)穩(wěn)定抓取的定性分析，并對于常規(guī)任務(wù)對象構(gòu)建抓取平面，根據(jù)抓取平面與任務(wù)對象表面相交的輪廓線的幾何特征按照一定規(guī)則選取抓取點，最后，對于抓取點的布局穩(wěn)定性和可達性進行量化指標分

3、析評價。
　　在抓取力規(guī)劃方面，介紹一種應(yīng)用廣泛的抓取力優(yōu)化迭代方法，并在迭代過程中，提取多維矩陣中與抓取力有關(guān)的元素進行運算，以簡化迭代過程中多維矩陣運算次數(shù);對于迭代初值，將任務(wù)對象合外力螺旋利用基向量進行分解，從而使大量運算在線下進行，以提高每次迭代運算速率，保證力優(yōu)化的實時性。
　　跟蹤規(guī)劃的力和位置時，利用串級PID思想保障控制精度和魯棒性，關(guān)節(jié)位置控制作為指尖位置和力控制的基礎(chǔ)。指尖位置利用運動學轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)角度進