一种考虑弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的机器人刚度辨识方法

1

作者 郭万金 李儒 +3 位作者 王利斌 郝钦磊 曹雏清 赵立军 《中国机械工程》 北大核心 2025年第5期974-985,共12页

为解决含有弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的3T2R型高灵巧性机器人的刚度辨识问题,提出一种机器人刚度辨识方法。分析机器人紧凑性和经济性复合式构型设计的结构特点及作业姿态调整高灵巧性的运动特点,构建机器人雅可比矩阵,并建立... 为解决含有弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的3T2R型高灵巧性机器人的刚度辨识问题,提出一种机器人刚度辨识方法。分析机器人紧凑性和经济性复合式构型设计的结构特点及作业姿态调整高灵巧性的运动特点,构建机器人雅可比矩阵,并建立机器人末端变形模型,分析机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构对机器人末端变形的影响;考虑机器人弱刚性关节传动链结构和柔性杆结构的共同作用影响及机器人弱刚性大变形的结构特征,进行机器人关节刚度辨识,并对移动关节3进行变刚度建模。实验结果表明,所提方法比常规刚度辨识方法辨识出的机器人关节3、关节4和关节5的刚度分别增大了146.59%、30.18%和36.07%;在所选6组机器人位姿处末端综合变形实测值和理论计算值的误差率为4%~6%,验证了所提刚度辨识方法的有效性。 展开更多

关键词 刚度辨识 弱刚性关节传动链 柔性杆 机器人末端变形 高灵巧性机器人

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机器人灵巧手柔性关节自适应阻抗控制 被引量：13

2

作者 樊绍巍 宗华 +1 位作者 邱景辉 陈兆芃 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期78-86,共9页

针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控... 针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控制策略。针对非线性摩擦力和重力对灵巧手阻抗控制的影响,基于扩展卡尔曼滤波器提出了自适应摩擦力观测器,实现了具有摩擦力补偿和基于最小二乘法优化重力补偿的机器人灵巧手自适应阻抗控制。实验结果表明,在具有谐波减速器等柔性环节的机器人灵巧手中,所提出的自适应阻抗控制器提高了位置控制的精确度,并获得了稳定的抓取力。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 阻抗控制 摩擦力观测器 卡尔曼滤波器 柔性关节

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DLR/HIT多指机器人灵巧手的研究 被引量：5

3

作者 刘伊威 金明河 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期47-51,共5页

基于机电一体化设计理念和集成化、模块化设计方法研制了DLR/HIT灵巧手,DLR/HIT灵巧手具有4个相同结构的模块化手指,共具有13个自由度,具有拟人手形的外观.采用商品化的直流无刷电机实现了手指的驱动;手指具有位置、力/力矩及温度等多... 基于机电一体化设计理念和集成化、模块化设计方法研制了DLR/HIT灵巧手,DLR/HIT灵巧手具有4个相同结构的模块化手指,共具有13个自由度,具有拟人手形的外观.采用商品化的直流无刷电机实现了手指的驱动;手指具有位置、力/力矩及温度等多种感知能力;基于DSP/FPGA等实现了手指的通讯和实时控制;高度集成,将所有部件均集成在手指和手掌内.DLR/HIT手具有很好的可靠性、可操作性和精细操作能力. 展开更多

关键词 DLR/HIT 机器人灵巧手 传感器

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虚拟现实技术在机器人臂/灵巧手遥操作中的应用 被引量：9

4

作者 胡海鹰 李家炜 +2 位作者 王滨 王捷 刘宏 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第10期2305-2308,共4页

将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯... 将虚拟现实技术应用机器人臂/灵巧手遥操作系统中,完成了环境建模、人-机接口、精确的图形碰撞检测和抓握稳定性分析,并实现了对虚拟环境中模型的实时误差校正。利用该虚拟现实系统,结合视觉反馈和力反馈,完成了按按钮、拉抽屉、抓握灯泡等遥操作任务。 展开更多

关键词 虚拟现实 遥操作 机器人臂/灵巧手系统 模型误差校正

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基于方向可操作度的机器人灵巧手抓持优化研究 被引量：5

5

作者 裴九芳 陈玉 许德章 《机械设计》 CSCD 北大核心 2012年第4期12-16,51,共6页

以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵... 以三指灵巧手的速度可操作性椭球和力可操作性椭球研究为基础,定义了机构的速度方向可操作度和力方向可操作度。在给定灵巧手操作位姿的条件下,以方向可操作度为目标函数,给出了灵巧手最佳传速方向和传力方向的优化方法。最后,以三指灵巧手为算例进行演示,得出了灵巧手在给定位姿下的最佳传速方向和传力方向,为灵巧手的抓持规划提供了值得借鉴的方法。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 可操作性椭球 方向可操作度 优化方法

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机器人灵巧手微型直线驱动器的建模和滑模位置控制 被引量：2

6

作者 姜力 刘宏 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第5期85-87,94,共4页

报导了用于机器人多指灵巧手的精密微型直线驱动器 ,它体积小、输出力大。建立了该驱动器的数学模型 ,并且基于滑模变结构控制理论设计了微型直线驱动器的位置控制策略。实验结果证明 ,该控制方案具有良好的鲁棒性和快速性。

关键词 机器人灵巧手 滑模控制 直线驱动器 数学模型

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HIT机器人灵巧手基关节位置/力矩控制 被引量：3

7

作者 杨磊 高晓辉 +1 位作者 何平 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期275-279,共5页

研究了HIT机器人灵巧手手指基关节的位置和力矩控制,给出了在自由空间中,位置跟踪控制根据误差大小用一个加权因子,把PID和滑模变控制(VSC)结合起来的方法,达到良好的位置跟踪效果。在约束空间中的阻抗力矩控制,通过改变阻抗参数达到控... 研究了HIT机器人灵巧手手指基关节的位置和力矩控制,给出了在自由空间中,位置跟踪控制根据误差大小用一个加权因子,把PID和滑模变控制(VSC)结合起来的方法,达到良好的位置跟踪效果。在约束空间中的阻抗力矩控制,通过改变阻抗参数达到控制接触力大小的目的。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 力矩控制 HIT 节位 位置跟踪控制 自由空间 加权因子 约束空间 阻抗参数 PID 接触力 关节 手指

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基于柔性驱动模块的机器人灵巧手设计与试验 被引量：2

8

作者 郭语 王逸飞 +1 位作者 吴钟鸣 王建楠 《中国农机化学报》 北大核心 2020年第11期178-184,共7页

现有仿人机器人灵巧手往往缺少柔顺性和灵活性,针对这一问题,提出一种基于柔性驱动模块的机器人灵巧手结构。手指采用绳和连杆的混合传动形式,并设计与人手相仿的整手结构;设计的柔性驱动模块采用弹性卷筒式结构,卷绕绳的空载线速度接近... 现有仿人机器人灵巧手往往缺少柔顺性和灵活性,针对这一问题,提出一种基于柔性驱动模块的机器人灵巧手结构。手指采用绳和连杆的混合传动形式,并设计与人手相仿的整手结构;设计的柔性驱动模块采用弹性卷筒式结构,卷绕绳的空载线速度接近35 mm/s,最大输出拉力可达15 N,具有空载速度快、有负载时柔性加载的特点,且具有绳张力检测功能,利用ANSYS Workbench对弹性元件进行结构静刚度分析与参数优化设计;参考人手指生理耦合关系,对手指连杆耦合机构进行优化设计。样机试验表明,所设计的机器人灵巧手可实现与人相仿的手势,并能完成对不同形状和大小的物品的稳定抓握和指尖抓取。手指最短收缩时间仅0.6 s,具有较快的运动速度。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 柔性驱动模块 绳传动 连杆耦合机构

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智能灵巧作业机器人系统设计与标定

9

作者 于旭 林鹏 +3 位作者 宋志强 林贤治 宁丹阳 金柜年 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第6期35-38,43,共5页

面向企业和生产车间的机器人辅助生产需求,设计了一种智能灵巧作业机器人系统。首先,设计机器人的机械结构,以及ROS分布式控制系统;然后,对全向移动机器人进行离线的里程计误差标定,并通过视觉测量实现机械臂的标定;最后,进行了误差标... 面向企业和生产车间的机器人辅助生产需求,设计了一种智能灵巧作业机器人系统。首先,设计机器人的机械结构,以及ROS分布式控制系统;然后,对全向移动机器人进行离线的里程计误差标定,并通过视觉测量实现机械臂的标定;最后,进行了误差标定、机械臂轨迹规划以及工作场景模拟实验,检验了智能灵巧作业机器人的性能。 展开更多

关键词 灵巧机器人 误差标定 轨迹规划

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加拿大的空间机器人——从国际空间站上的灵巧作业机器人到行星探测机器人 被引量：6

10

作者 S.Beland E.Dupuis +1 位作者 J.Dunlop 潘科炎 《控制工程（北京）》 2001年第2期22-29,共8页

在过去二三十年中,加拿大政府大力支持空间机器人设备和技术的开发。通过航天飞机遥控机械臂系统(SRMS,即Canadarm)和活动服务系统(MSS,即加拿大为美国国际空间站研制的高级空间机器人)的研制,大大增强了加拿大的技术实力,使加拿大在开... 在过去二三十年中,加拿大政府大力支持空间机器人设备和技术的开发。通过航天飞机遥控机械臂系统(SRMS,即Canadarm)和活动服务系统(MSS,即加拿大为美国国际空间站研制的高级空间机器人)的研制,大大增强了加拿大的技术实力,使加拿大在开发下一代空间机器人进程中又跃上一个台阶。实际上,加拿大航天局(CSA)和加拿大航天工业界已经着手开发未来行星际探测任务所用的机器人技术及设备,包括火星和月球探测任务所用的机器人。本文将对加拿大机器人从SRMS到MSS,直至行星探测机器人的技术发展过程作一总结,着重介绍目前正在开发之中的行星探测遥控机械臂,特别是用于火星样品回收飞行任务的机械臂。文中将讨论该机械臂的预定特性,正在研究的关键技术,以及该机械臂设计的主导要求和约束条件,还将讨论早期开发计划所涉及的主要活动,包括机械臂关键部件的样机制造。 展开更多

关键词 加拿大 空间机器人 国际空间战 灵巧作业机器人 行星探测 航天飞机 遥控机械臂系统 SRMS 活动服务系统 MSS 设计

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机器人灵巧手亮相慕尼黑

11

《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1019-1019,共1页

关键词 机器人灵巧手 操作能力 连接器 轻型臂

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机器人灵巧手获得欧盟技术大奖

12

《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期523-523,共1页

由哈尔滨工业大学和德国宇航中心（DLR）联合研制的HIT／DLR机器人灵巧手，在希腊举行的2007年度欧洲机器人研究会年会中荣获欧盟机器人技术转化一等奖。

关键词 机器人灵巧手 技术转化 欧盟 哈尔滨工业大学 DLR

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一种双向平夹感知自适应机器人手指设计 被引量：2

13

作者 夏海超 白国振 +1 位作者 王潇榕 周媛 《农业装备与车辆工程》 2019年第1期14-18,共5页

为更好地应对工作环境的复杂性,设计了一种双向平夹感知自适应机器人手指装置,称为PPC手指。提出双向平夹感知自适应功能,对手指机构原理和组成、抓取动作过程和抓取力进行分析,进行了样机的虚拟设计和抓取模式分析。该PPC手指综合了传... 为更好地应对工作环境的复杂性,设计了一种双向平夹感知自适应机器人手指装置,称为PPC手指。提出双向平夹感知自适应功能,对手指机构原理和组成、抓取动作过程和抓取力进行分析,进行了样机的虚拟设计和抓取模式分析。该PPC手指综合了传统灵巧手和欠驱动手的优点,独创性地实现了双方向平行夹持和感知自适应的抓取效果。 展开更多

关键词 灵巧机器人手指 双方向 感知 自适应

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基于CNN-LSTM的机器人触觉识别与自适应抓取控制 被引量：42

14

作者 惠文珊 李会军 +1 位作者 陈萌 宋爱国 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期211-218,共8页

基于触觉进行物体识别对于机器人实现精细操作、人机交互有着重要意义。结合深度学习理论,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)神经网络的融合模型的机器人触觉序列识别方法,使用14种实验样品组建的触觉数据库进行了十... 基于触觉进行物体识别对于机器人实现精细操作、人机交互有着重要意义。结合深度学习理论,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)神经网络的融合模型的机器人触觉序列识别方法,使用14种实验样品组建的触觉数据库进行了十四分类和四分类测试,分别达到了94.2%和95.0%的识别正确率;在此基础上搭建了一套结合物体在线识别的稳定抓取系统,有效地改善了机器人灵巧手的抓握效果。实验表明,对比基本卷积神经网络模型和简单长短期记忆神经网络模型,提出的融合模型对于触觉序列有更好的识别能力,并且能够实际应用于物体在线识别和稳定抓取控制。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 触觉序列 卷积神经网络 长短期记忆神经网络 抓取控制

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基于QNX-Simulink的机器人创新实验平台研究 被引量：1

15

作者 王新庆 陈兆芃 +2 位作者 王冬剑 潘军 姜力 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第7期139-143,163,共6页

设计了一种基于QNX-Simulink的机器人实时控制平台。该平台采用基于模型的设计方法,通过Simulink进行机器人系统的可视化建模及控制算法编程;经过二次开发Matlab/RTW工具箱自动生成QNX控制代码;以TCP/IP方式进行数据通信,实现对机器人... 设计了一种基于QNX-Simulink的机器人实时控制平台。该平台采用基于模型的设计方法,通过Simulink进行机器人系统的可视化建模及控制算法编程;经过二次开发Matlab/RTW工具箱自动生成QNX控制代码;以TCP/IP方式进行数据通信,实现对机器人的实时控制。以灵巧手控制平台设计及其位置控制为例,该平台编程简单、调试方便、可移植性较好,仿真结果与实验结果误差趋势一致,证明了该平台的可行性。 展开更多

关键词 计算机仿真 机器人灵巧手 实验平台 实时控制

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DLR/HIT Ⅱ灵巧手控制系统及基关节同步控制 被引量：8

16

作者 兰天 刘伊威 +3 位作者 金明河 姜力 樊绍巍 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期608-614,共7页

针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问... 针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问题,设计了包含速度和加速度前馈项、同步误差和位置误差反馈项以及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制器,该控制器不需要精确的动力学模型。经与传统的非同步控制PD加摩擦力补偿控制和轨迹跟踪控制对比,实验验证了所设计的控制系统及交叉耦合同步控制器的有效性。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 控制系统 同步控制 交叉耦合 轨迹跟踪

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基于灵巧手触觉信息的未知物体类人探索策略 被引量：4

17

作者 顾海巍 樊绍巍 +1 位作者 金明河 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1400-1407,共8页

为增强机器人对环境的适应性,基于对人类进行未知物体触觉探索时行为的观察和分析,提出一种适用于机器人灵巧手自主进行未知物体触觉探索的策略。机器人触觉探索过程被划分为顶面探索和侧面探索两个阶段。在顶面探索阶段,根据所得到的... 为增强机器人对环境的适应性,基于对人类进行未知物体触觉探索时行为的观察和分析,提出一种适用于机器人灵巧手自主进行未知物体触觉探索的策略。机器人触觉探索过程被划分为顶面探索和侧面探索两个阶段。在顶面探索阶段,根据所得到的触觉信息对物体的基本尺寸和姿态进行估计,并用包围盒近似物体;而在侧面探索阶段,依据分类判别不等式将物体按基本尺寸进行分类,对不同类别的物体设计不同的侧面探索策略,从而指导灵巧手对未知物体的信息进行采集。最后,在仿人机器人平台上完成了对未知物体的触觉探索实验。实验结果表明,应用所提出探索策略,机器人可以仅依靠触觉自主的探索未知物体并获取物体信息。 展开更多

关键词 机器人灵巧手 触觉传感器 行为观察 探索策略 触觉信息

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基于气动柔性驱动器的弯曲关节的基本特性研究 被引量：14

18

作者 钱少明 杨庆华 +2 位作者 鲍官军 王志恒 张立彬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第24期2903-2907,共5页

基于气动柔性驱动器(FPA)研制了一种弯曲关节,该关节可用于机器人多指灵巧手设计。向FPA内腔中充入不同压力的压缩气体,弯曲关节可以实现不同的转角。对关节进行了力平衡分析,分别建立了关节的转角和输出力静态模型。对弯曲关节进行了... 基于气动柔性驱动器(FPA)研制了一种弯曲关节,该关节可用于机器人多指灵巧手设计。向FPA内腔中充入不同压力的压缩气体,弯曲关节可以实现不同的转角。对关节进行了力平衡分析,分别建立了关节的转角和输出力静态模型。对弯曲关节进行了静态特性测试实验,实验结果与仿真结果基本吻合。弯曲关节动态特性实验表明:关节转角开环阶跃响应时间大约1s,关节输出力的开环阶跃响应时间大约0.5s;采用前馈补偿及PI反馈控制可使关节转角实现精确控制。 展开更多

关键词 气动柔性驱动器(FPA) 弯曲关节 静态模型 机器人多指灵巧手

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气动侧摆关节的动态特性 被引量：1

19

作者 王志恒 杨庆华 +2 位作者 钱少明 鲍官军 张立彬 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期19-26,共8页

针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节。介绍了侧摆关节的工作原理。根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出... 针对目前气动关节存在的缺点,提出了采用气动柔性驱动器(flexible pneumatic actuator,FPA)直接驱动,模拟人手指侧摆运动的侧摆关节。介绍了侧摆关节的工作原理。根据热力学第一定律,结合关节的动力学方程,推导建立了关节的转角及输出力矩的动态模型,并进行了仿真分析研究了关节的动态特性;试验研究了侧摆关节的动态特性,分析了关节转角及输出力矩的实际动态响应较慢原因;采用了串联双闭环控制方法,对关节的转角及输出力矩进行了控制研究,结果表明:期望角度为15°时,关节转角闭环动态响应时间约为0.3s,稳态相对偏差小于0.65%;期望输出力矩为188N?mm时,闭环输出力矩动态响应约为0.3s,稳态相对偏差小于1.5%。侧摆关节可控性高,可满足多指灵巧手关节设计要求。 展开更多

关键词 机器人 动力学模型 试验 侧摆关节 气动柔性驱动器FPA 机器人多指灵巧手

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