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基于Matlab的机器人工作空间求解方法 被引量:72
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作者 赵燕江 张永德 +1 位作者 姜金刚 邵俊鹏 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第12期1657-1661,1666,共6页
在对现有的机器人工作空间求解方法对比研究的基础上,提出了一种新的基于Matlab的机器人工作空间求解方法——仿真法,利用Matlab/Simulink中的SimMechanics工具箱,根据机器人的结构进行建模,利用仿真的形式跟踪手臂末端轨迹,并记录其末... 在对现有的机器人工作空间求解方法对比研究的基础上,提出了一种新的基于Matlab的机器人工作空间求解方法——仿真法,利用Matlab/Simulink中的SimMechanics工具箱,根据机器人的结构进行建模,利用仿真的形式跟踪手臂末端轨迹,并记录其末端点到达的位置坐标,绘制和计算出机器人工作空间。此求解方法克服了传统方法中对机器人运动学正、反解求解的弊端,也克服了利用极限理论编程运算的复杂。笔者将仿真法与蒙特卡洛法进行比较,结果证明仿真法得到的工作空间,不论是求解速度、图形效果还是数值计算结果均优于蒙特卡洛法。 展开更多
关键词 灵巧手 工作空间 MATLAB 仿真法 蒙特卡洛法
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HIT/DLR HandⅡ类人形五指灵巧手机构的研究 被引量:26
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作者 樊绍巍 刘伊威 +4 位作者 金明河 兰天 陈兆芃 刘宏 赵大威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期171-177,共7页
为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电... 为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电路系统都集成在手指和手掌的内部.钢丝耦合机构的采用,保证了手指末端关节在整个运动范围内都能够保证精确定1:1传动比.包装件同结构功能件融合的设计思想不但进一步缩减的灵巧手的外形尺寸,而且使灵巧手外形更加类人化.所有的创新型设计使灵巧手的手指外形尺寸仅是上一代手指的1/3.此外,为了提高灵巧手的多感知能力,重新设计的力/力拒传感器,位置传感器及温度传感器通巧妙的集成在手指的内部.试验表明,所设计的灵巧手不但达到了设计目标,也表现出了很强的抓握能力. 展开更多
关键词 灵巧手 类人形 模块化 钢丝耦合机构 多感知能力
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灵巧手研究现状及挑战 被引量:25
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作者 罗建国 何茂艳 +1 位作者 薛钟霄 黄真 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第10期4-8,22,共6页
灵巧手作为仿生学与机器人学结合的产物,具有人手的一些外形特征和功能。灵巧手是第4代机器人,通过模拟人类运动、感知、控制、能量、材料方面的仿生,实现模拟人手运动。通过分析国内外在灵巧手方面取得的成果,可以得知灵巧手的发展经... 灵巧手作为仿生学与机器人学结合的产物,具有人手的一些外形特征和功能。灵巧手是第4代机器人,通过模拟人类运动、感知、控制、能量、材料方面的仿生,实现模拟人手运动。通过分析国内外在灵巧手方面取得的成果,可以得知灵巧手的发展经历了早期阶段、初期阶段、中期阶段和跨世纪阶段4个阶段,灵巧手正在日益朝着具有柔顺灵巧的操作功能,具有力觉、触觉、视觉等智能化方向发展。探讨了灵巧手在未来发展中将要面临的挑战,它包括内在知识技术支撑方面的挑战和外在科研环境扶持方面的挑战。针对我国机器人产业的现实状况,借鉴国外成功经验的基础上,给出了一些建设性的建议。 展开更多
关键词 灵巧手 仿生 手指 机构 智能
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带有力觉和触觉临场感的灵巧手主从系统的设计 被引量:9
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作者 陈辉 宋爱国 +1 位作者 金世俊 黄惟一 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第6期437-441,448,共6页
针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题,介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统,讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题,提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进... 针对遥控作业中控制者操作时缺乏力觉和触觉临场感等问题,介绍了设计的带有力觉和触觉临场感主、从灵巧手系统,讨论了在从机械手上触觉和力觉的感知以及在主机械手上触觉和力觉的再现等问题,提出了利用模糊控制实现触觉再现以及改进的力反馈-位置型结构来实现力觉再现的新方法,最后进行了实验验证. 展开更多
关键词 多指灵巧手 触觉临场感 力学临场感 机械手
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气动人工肌肉驱动仿人灵巧手的结构设计 被引量:16
5
作者 彭光正 余麟 刘昊 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期593-597,共5页
研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计.通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手.该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉... 研究一种气动人工肌肉驱动的多指仿人灵巧手的结构设计.通过分析正常人体解剖学,针对人类手掌的外形结构、驱动形式及运动规则,设计了一种5指仿人灵巧手.该灵巧手有5个手指、19个自由度,在外观和功能上与人手接近;手指采用气动人工肌肉驱动,以柔索传动.实验结果表明,该仿人灵巧手具有很好的柔顺性,并且整体外形和手指关节的运动范围均能达到拟人的效果. 展开更多
关键词 灵巧手 人工肌肉 仿生学
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基于抓持稳定度的多指灵巧手抓持控制 被引量:12
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作者 王国庆 张启先 +1 位作者 李大寨 何永强 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期294-298,共5页
提出了一种控制多指灵巧手稳定抓持物体的新方法。首先给出了接触稳定度和抓持稳定度的定义及其相应的计算方法,然后探讨了基于抓持稳定度的多指灵巧手抓持控制方法。最后以北京航空航天大学的BH-2新型三指灵巧手为背景,对所提出... 提出了一种控制多指灵巧手稳定抓持物体的新方法。首先给出了接触稳定度和抓持稳定度的定义及其相应的计算方法,然后探讨了基于抓持稳定度的多指灵巧手抓持控制方法。最后以北京航空航天大学的BH-2新型三指灵巧手为背景,对所提出的方法进行了仿真验证,仿真结果证明所提方法是有效可行的。 展开更多
关键词 抓持稳定度 多指灵巧手 抓持控制 机械手
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气动人工肌肉驱动灵巧手的设计与研究 被引量:15
7
作者 张氢 覃昶 孙远韬 《液压与气动》 北大核心 2018年第5期93-97,共5页
针对气动人工肌肉推广应用的问题,提出了一种轻小型气动人工肌肉的制作方案,并对其不同压力下的力学性能进行了试验和测试。试验结果表明,该气动人工肌肉具有高收缩率和大输出力的特性。基于该气动人工肌肉的运动特性,设计了一款欠驱动... 针对气动人工肌肉推广应用的问题,提出了一种轻小型气动人工肌肉的制作方案,并对其不同压力下的力学性能进行了试验和测试。试验结果表明,该气动人工肌肉具有高收缩率和大输出力的特性。基于该气动人工肌肉的运动特性,设计了一款欠驱动的多自由度灵巧手,并进行了多项抓取实验,验证了其多种状况下的工作能力。基于气动人工肌肉的灵巧手具有适应性强和抓取力大的特点,对气动人工肌肉的应用和机器人末端执行器的开发具有参考价值。 展开更多
关键词 气动人工肌肉 气动装置 灵巧手 机器人
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基于旋量理论的三指机器人灵巧手逆运动学分析 被引量:14
8
作者 裴九芳 许德章 王海 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第24期2975-2980,共6页
为提高三指机器人灵巧手逆运动学的求解效率,提出了基于旋量理论的逆运动学新的求解算法。以Shadow三指灵巧手为例,在无法直接利用单纯的Paden-Kahan子问题求解逆运动学的条件下,食指(无名指)的逆解采用Paden-Kahan子问题与代数解相结... 为提高三指机器人灵巧手逆运动学的求解效率,提出了基于旋量理论的逆运动学新的求解算法。以Shadow三指灵巧手为例,在无法直接利用单纯的Paden-Kahan子问题求解逆运动学的条件下,食指(无名指)的逆解采用Paden-Kahan子问题与代数解相结合的算法,拇指的逆解采用数值法与Paden-Kahan子问题相结合的算法。最后通过计算实例证明了算法的有效性和可行性。该算法在保证精度的前提下,几何意义明显,耗费时间短,效率高。 展开更多
关键词 旋量理论 灵巧手 逆运动学 Paden-Kahan子问题
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人手抓持识别与灵巧手的抓持规划 被引量:8
9
作者 李继婷 张玉茹 张启先 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期530-534,共5页
本文研究灵巧手采用指尖抓持方式时的抓持规划方法 .在相同的操作环境和操作对象下 ,由人手决定抓持接触点的位置 ,利用人手运动测量装置测量人手抓持位置 ,通过一定的映射关系将其转换为灵巧手的抓持位置及其掌系的位姿 。
关键词 灵巧手 人手抓持 运动学
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手指关节可独立控制的欠驱动灵巧手 被引量:12
10
作者 刘今越 赵睿 +3 位作者 贾晓辉 郭士杰 武晓峰 顾建军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期47-55,共9页
为了实现对物体的精准抓取,针对欠驱动灵巧手手指关节转动不可控问题提出一种新颖的关节可锁紧的单腱欠驱动灵巧手的设计方案,完成了灵巧手关节锁紧机构和指间耦合机构的结构设计,并运用Matlab对灵巧手手指工作空间进行仿真。对关节锁... 为了实现对物体的精准抓取,针对欠驱动灵巧手手指关节转动不可控问题提出一种新颖的关节可锁紧的单腱欠驱动灵巧手的设计方案,完成了灵巧手关节锁紧机构和指间耦合机构的结构设计,并运用Matlab对灵巧手手指工作空间进行仿真。对关节锁紧机构和指间耦合机构动作起到关键作用的耦合弹簧和复位弹簧进行了设计,对影响关节驱动力矩的参数优化分析,得到优化后的手指传动机构和腱绳张紧机构。通过灵巧手样机对不同形状、大小物体的抓握试验,证明本欠驱动灵巧手可实现手指关节锁紧的动作,具有良好的包络抓握能力和较强的精确抓取能力。 展开更多
关键词 欠驱动 精确抓取 关节锁紧 灵巧手 优化设计
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五指仿人灵巧手运动学与动力学模型 被引量:10
11
作者 余麟 刘昊 彭光正 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期880-884,共5页
对气动人工肌肉驱动的五指仿人灵巧手进行了运动学及动力学分析.在Matlab上进行了仿真计算,建立了灵巧手的运动学模型并求得其解析解;同时用Newton-Euler方法对灵巧手进行了逆动力学分析,得出了灵巧手的动力学方程.通过基于灵巧手动力... 对气动人工肌肉驱动的五指仿人灵巧手进行了运动学及动力学分析.在Matlab上进行了仿真计算,建立了灵巧手的运动学模型并求得其解析解;同时用Newton-Euler方法对灵巧手进行了逆动力学分析,得出了灵巧手的动力学方程.通过基于灵巧手动力学模型和气动人工肌肉静态模型的主从控制实验,结果表明,可以通过数据手套采集关节的角度变化信息控制灵巧手完成抓取物体的动作. 展开更多
关键词 灵巧手 运动学 动力学
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多指灵巧手的位置/力矩控制 被引量:7
12
作者 姜力 蔡鹤皋 刘宏 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期364-368,376,共6页
提出了一种新的多指手位置/力矩控制策略.该策略基于滑模位置控制和PD力矩控制分别实现自由空间中的轨迹跟踪和约束空间中的力矩跟踪,利用简单的系统观测器实现灵巧手在过渡过程中的控制模式切换.该策略具有很好的位置/力矩跟踪能力,并... 提出了一种新的多指手位置/力矩控制策略.该策略基于滑模位置控制和PD力矩控制分别实现自由空间中的轨迹跟踪和约束空间中的力矩跟踪,利用简单的系统观测器实现灵巧手在过渡过程中的控制模式切换.该策略具有很好的位置/力矩跟踪能力,并且可以保证过渡过程的稳定性.实验结果证明了该控制策略的有效性和可行性. 展开更多
关键词 灵巧手 位置控制 力矩控制
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Combined Use of FSR Sensor Array and SVM Classifier for Finger Motion Recognition Based on Pressure Distribution Map 被引量:8
13
作者 Nan Li Dapeng Yang +2 位作者 Li Jiang Hong Liu Hegao Cai 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2012年第1期39-47,共9页
For controlling dexterous prosthetic hand with a high number of active Degrees of Freedom (DOF), it is necessary to reliably extract control volitions of finger motions from the human body. In this study, a large va... For controlling dexterous prosthetic hand with a high number of active Degrees of Freedom (DOF), it is necessary to reliably extract control volitions of finger motions from the human body. In this study, a large variety of finger motions are discriminated based on the diversities of the pressure distribution produced by the mechanical actions of muscles on the forearm. The pressure distribution patterns corresponding to the motions were measured by sensor array which is composed of 32 Force Sensitive Resistor (FSR) sensors. In order to map the pressure patterns with different finger motions, a multiclass classifier was designed based on the Support Vector Machine (SVM) algorithm. The multi-subject experiments show that it is possible to identify as many as seventeen different finger motions, including individual finger motions and multi-finger grasping motions, with the accuracy above 99% in the in-session validation. Further, the cross-session validation demonstrates that the performance of the proposed method is robust for use if the FSR array is not reset. The results suggest that the proposed method has great application prospects for the control of multi-DOF dexterous hand prosthesis. 展开更多
关键词 finger motion recognition dexterous hand support vector machine sensor array pressure distribution map
原文传递
SHU-II五指仿人灵巧手的运动学及抓取分析 被引量:8
14
作者 徐昱琳 徐粟轩 +2 位作者 徐逍 赵翠莲 杨傲雷 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期30-39,共10页
根据人手结构设计一种五指仿人灵巧手。该灵巧手共有5根手指,总计16个自由度。灵巧手的手指关节虚拟化,手指更加轻量。灵巧手采用欠驱动方式,并将驱动系统内置,整体结构集成度高,易于安装到不同的机械臂平台。在理论研究上,通过齐次变... 根据人手结构设计一种五指仿人灵巧手。该灵巧手共有5根手指,总计16个自由度。灵巧手的手指关节虚拟化,手指更加轻量。灵巧手采用欠驱动方式,并将驱动系统内置,整体结构集成度高,易于安装到不同的机械臂平台。在理论研究上,通过齐次变换矩阵得到灵巧手的运动学模型,进而得到五指的运动轨迹,并进而对灵巧手控制策略进行探讨,之后对灵巧手进行手势与抓取实验,实验表明灵巧手能完成夹、捏、握等10种动作。把灵巧手应用在不同的机械臂平台上,验证了灵巧手的抓取范围广及其在不同环境下的抓取能力。 展开更多
关键词 灵巧手 结构设计 运动轨迹 抓取实验
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仿生机械灵巧手的手指设计 被引量:8
15
作者 马翔宇 杨武成 李阿为 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2017年第11期117-121,共5页
针对医疗假肢手指难以解决残疾人日常生活问题的情况,结合人体手指运动的机理,设计了一种仿生机械灵巧手。该机械灵巧手由手掌体、设在手掌体上的1根大拇指和4根手指构成;大拇指由两拇指段构成,大拇指单自由度转动连接于手掌体;四指结... 针对医疗假肢手指难以解决残疾人日常生活问题的情况,结合人体手指运动的机理,设计了一种仿生机械灵巧手。该机械灵巧手由手掌体、设在手掌体上的1根大拇指和4根手指构成;大拇指由两拇指段构成,大拇指单自由度转动连接于手掌体;四指结构形式一致,且由2个手指段构成,二者之间采用单自由度转动连接。基于指数积公式对所设计的灵巧手进行运动学分析,求解相关数学模型;采用UG软件对灵巧手进行仿真分析,结果表明:所设计的灵巧机械手能满足残疾人简单握持及敲打等日常需要,对康复机械设计有一定的参考价值。 展开更多
关键词 灵巧手 结构设计 仿真分析
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基于数据手套的仿人机械手控制系统 被引量:8
16
作者 韦婷 肖南峰 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2009年第7期1707-1711,共5页
为了以自然、直观的方式控制仿人机械手,提高仿人机械手的操作性能,设计和实现了基于数据手套的仿人机械手控制系统。提出了从14-传感器数据手套到仿真虚拟手和五指型仿人机械手的关节角度映射方案。设计了实时仿真控制和在线控制两类... 为了以自然、直观的方式控制仿人机械手,提高仿人机械手的操作性能,设计和实现了基于数据手套的仿人机械手控制系统。提出了从14-传感器数据手套到仿真虚拟手和五指型仿人机械手的关节角度映射方案。设计了实时仿真控制和在线控制两类控制模式,提出的借助仿真虚拟手可及时展示控制效果,解决了在线控制仿人机械手时运动时延带来的控制不直观的问题。实验结果证明了基于数据手套的仿人机械手控制系统的正确性和实用性。 展开更多
关键词 数据手套 仿人机械手 实时仿真 在线控制 控制系统
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灵巧手抓持规划的虚拟仿真方法 被引量:5
17
作者 王莹 《微计算机信息》 北大核心 2005年第09S期170-172,共3页
本文介绍在虚拟环境中,通过仿真分析的手段来研究机器人灵巧手抓持规划方案的方法。研究中以人的经验为指导,根据手、物的形状及尺寸等相对关系初步给出定性的抓持方案,以此为基础在虚拟环境中对机器人灵巧手的抓持过程进行仿真分析,判... 本文介绍在虚拟环境中,通过仿真分析的手段来研究机器人灵巧手抓持规划方案的方法。研究中以人的经验为指导,根据手、物的形状及尺寸等相对关系初步给出定性的抓持方案,以此为基础在虚拟环境中对机器人灵巧手的抓持过程进行仿真分析,判定所给出的抓持规划是否能实现在虚拟环境中的稳定抓持。然后在可行方案的基础上进一步对灵巧手的抓持点位置及抓持姿态进行优化,最终可得到机器人灵巧手对于特定被抓持物的较令人满意的抓持规划方案。 展开更多
关键词 虚拟仿真 灵巧手 抓持规划
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面向灵巧手的三指五自由度数据手套BHG-1设计及实验研究 被引量:2
18
作者 魏军 游松 +2 位作者 朱广超 王田苗 刘连忠 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1999年第3期172-176,共5页
遥操作方法是用于控制具有通讯大延迟系统的一种方法,数据手套是其中的重要设备.本文介绍了北航机器人研究所建立的遥操作臂手集成系统及面向三指灵巧手的数据手套的设计、实验研究.
关键词 图形仿真 机器人 灵巧手 数据手套 BHG-1
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新型形状记忆合金驱动器与三指灵巧手设计 被引量:6
19
作者 李达宏 金樱子 +1 位作者 郭振武 王斌锐 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期506-512,共7页
针对现有形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)温度反馈控制难以实现及SMA应变量小导致实际应用中存在驱动位移小的问题,提出了一种基于电阻反馈控制的新型SMA驱动器,并采用这种驱动器研发了一种绳索传动的三指灵巧手。新型SMA驱动器... 针对现有形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)温度反馈控制难以实现及SMA应变量小导致实际应用中存在驱动位移小的问题,提出了一种基于电阻反馈控制的新型SMA驱动器,并采用这种驱动器研发了一种绳索传动的三指灵巧手。新型SMA驱动器由滑轮、空心螺柱、SMA丝和弹簧拉伸装置等组成,通过采用滑轮绕线的方式增长SMA丝的使用长度以提高驱动位移输出量;利用SMA自身的电阻特性得到SMA电阻变化与相变的关系,设计了基于电阻反馈的开关控制系统;采用模块化思想设计了三指灵巧手,3根手指共有8个自由度,并通过实验验证三指灵巧手对物品的抓取能力。结果表明:新型SMA驱动器不需要通过测温来判断SMA丝相变进程,省去了外部温度传感器;SMA驱动器输出的驱动量可达驱动器总长的8%以上;通过监测SMA丝的电阻变化可实现驱动器通电加热的控制,防止SMA丝过热烧毁。研究结果为提高SMA驱动器驱动位移和降低SMA驱动器控制难度提供了一种思路。 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 电阻效应 灵巧手
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基于肌电控制的灵巧手及其控制系统设计 被引量:6
20
作者 杨彬 黄鹏程 +3 位作者 杨庆华 鲍官军 王志恒 高峰 《机电工程》 CAS 2016年第4期388-394,共7页
针对传统工业/农业机器人在末端执行器结构上的局限性,在结构设计过程中改变了传统的以刚性结构为核心的设计方案,将气动柔性驱动器(FPA)作为基础,并以人手部结构为原型结合其关节的运动特性,设计出了新型灵巧手;同时,针对传统机械手动... 针对传统工业/农业机器人在末端执行器结构上的局限性,在结构设计过程中改变了传统的以刚性结构为核心的设计方案,将气动柔性驱动器(FPA)作为基础,并以人手部结构为原型结合其关节的运动特性,设计出了新型灵巧手;同时,针对传统机械手动作方式单一、欠缺灵活性的问题,将肌电信号(EMG信号)引入到灵巧手的控制策略中,提出了以肌电信号控制的方式,实现了对灵巧手的操作;在保证控制精度的基础上,通过模拟人手动作方式,增加了灵巧手的运动形式。实验结果表明,该仿生灵巧手控制系统的控制精度达到98%,该灵巧手控制方法的可行性由此得到了验证。 展开更多
关键词 灵巧手 结构设计 肌电信号 肌电控制 控制算法 气动柔性驱动器
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