仿人服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能服務(wù)機(jī)器人已漸漸走進(jìn)我們視野，在生活與工作中發(fā)揮著越來越重要的作用:人口老齡化使得越來越多的老年人獨處在家，這些獨處的老年人需要人的陪伴與監(jiān)護(hù)，而智能機(jī)器人正好充當(dāng)這一角色，打發(fā)他們的無聊時間并監(jiān)護(hù)著他們異常行為，這無疑提高了他們的生活質(zhì)量。因此家庭陪伴類服務(wù)機(jī)器人的研究具有很高的經(jīng)濟(jì)與社會意義。其中智能服務(wù)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)合理性、運行平穩(wěn)性，視覺識別快速性等性能是服務(wù)機(jī)器人推廣的關(guān)鍵，也是提升仿人服務(wù)機(jī)器人智

2、能化的重要條件。本文在前人對于視覺結(jié)合手臂研究的基礎(chǔ)上做了如下工作:
　　(1)回顧總結(jié)了仿人服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，對國內(nèi)外主要的仿人服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行了對比和分析，分析了服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)的關(guān)鍵點與難點，總結(jié)了服務(wù)機(jī)器人相關(guān)功能需求，對我國仿人服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展做了進(jìn)一步展望;
　　(2)建模是運動控制的基礎(chǔ)，從仿人機(jī)器人的單臂出發(fā)對4軸機(jī)械臂進(jìn)行了建模，在已知各關(guān)節(jié)的運動參數(shù)條件下求末端執(zhí)行器的相對參考坐標(biāo)系的位姿，

3、進(jìn)行了機(jī)器人機(jī)械臂的正解建模。為了從未端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)求取手臂各個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角，對單機(jī)械臂進(jìn)行了運動學(xué)的反解;
　　(3)雙機(jī)械臂是單機(jī)械臂的擴(kuò)充，其相比單臂具備許多良好的特性，可以適應(yīng)更為復(fù)雜的環(huán)境。本文對仿人機(jī)器人雙臂以固定參考系的運動作為時間的函數(shù)進(jìn)行分析研究，對三維空間的位姿描述作了深入的探討。分析了連桿坐標(biāo)系與齊次變換和旋轉(zhuǎn)矩陣的歐拉角表示，并分析了雙臂機(jī)器人正逆運動學(xué)問題;
　　(4)物體識別首先對物體的特征進(jìn)

4、行提取，而特征提取的兩種方法:全局特征提取與局部特征提取在操作性能上后者優(yōu)于前者。但局部特征只適合于目標(biāo)物體與仿人機(jī)器人近距離識別，本文結(jié)合目標(biāo)物顏色的匹配，克服了機(jī)器人遠(yuǎn)距離識別的困難;
　　(5)服務(wù)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的合理性是機(jī)器人正常發(fā)揮功能的基本條件，本文對仿人機(jī)器人的多種行走驅(qū)動方式進(jìn)行了分析，確定了使用三角全向輪的設(shè)計底盤，實現(xiàn)了仿人機(jī)器人的全向運動，并通過雙支撐軸承結(jié)構(gòu)降低了驅(qū)動連接萬向節(jié)的側(cè)向力，增強(qiáng)了仿人機(jī)器人底座牢固