仿人多指靈巧手抓持控制系統(tǒng)及柔順控制策略.pdf

1、隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，它的末端執(zhí)行器的靈活性與柔性是其自動(dòng)化水平的重要體現(xiàn)。本論文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外靈巧手控制應(yīng)用方面的總結(jié)、研究，采用分級(jí)控制方案設(shè)計(jì)了仿人多指靈巧手抓持控制系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用基于位置的阻抗控制策略，實(shí)現(xiàn)了柔順運(yùn)動(dòng)控制。課題的研究具有實(shí)際的應(yīng)用意義。
　　首先，通過對(duì)系統(tǒng)控制方式的分析，采用分級(jí)控制方案設(shè)計(jì)了仿人多指靈巧手的控制系統(tǒng)。第一級(jí)為控制層，它是基于 C8051F040單片機(jī)構(gòu)建單

2、手指控制器，來對(duì)靈巧手單根手指關(guān)節(jié)角度和指尖力信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。第二級(jí)為協(xié)調(diào)層，它完成靈巧手各個(gè)手指的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，采用LF2407A DSP處理由手指控制器經(jīng)過 CAN通信方式傳遞的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息，通過阻抗控制算法完成各手指負(fù)載的分配及位置控制。第三級(jí)為規(guī)劃層，它完成靈巧手抓持規(guī)劃，采用C++Builder6.0設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面，來動(dòng)態(tài)顯示不同手指各個(gè)關(guān)節(jié)的角度值和指尖力變化曲線，并通過抓持規(guī)劃算法將規(guī)劃的位置及力信息通過串行通訊總線

3、送給協(xié)調(diào)層。
　　其次，完成仿人多指靈巧手氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用自制的氣動(dòng)人工肌肉來驅(qū)動(dòng)手指各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；利用Altium Designer6.9電路設(shè)計(jì)軟件，完成了單手指控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)以及DSP控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。
　　最后，利用MATLAB/simulink仿真工具，建立了手指的仿真模型，完成了靈巧手控制系統(tǒng)的位置和力控制仿真。采用基于位置的阻抗控制策略實(shí)現(xiàn)了柔順控制，在Silicon Laborator