基于視覺信息的機(jī)械手對剛性橢球體的抓取穩(wěn)定性研究.pdf

1、機(jī)器人作業(yè)時(shí)，與作業(yè)對象直接接觸的部位是機(jī)器人末端執(zhí)行器中的手指抓取機(jī)構(gòu)，抓取目標(biāo)物體是否穩(wěn)定關(guān)系到作業(yè)任務(wù)的成敗。因此針對目標(biāo)物體的抓取穩(wěn)定性研究是機(jī)器人領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。近年來隨計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和多傳感器信息融合技術(shù)的快速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)視覺感知機(jī)器人的工作環(huán)境和作業(yè)對象的幾何特征，通過多傳感器信息融合技術(shù)研究目標(biāo)物體的抓取穩(wěn)定性已成為解決目前問題的有效途徑，本文的工作包含以下幾個(gè)方面：
　　1.機(jī)械手的設(shè)計(jì)。首先是機(jī)械臂的構(gòu)型和

2、整體設(shè)計(jì)，包括對臂桿長度的確定，關(guān)節(jié)電機(jī)的計(jì)算選型和手臂的彎曲強(qiáng)度校核；其次對末端執(zhí)行器的研制，包括設(shè)計(jì)原理，手指驅(qū)動(dòng)形式及計(jì)算分析；用于獲取視覺信息的TOF相機(jī)、手指夾取機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制和整個(gè)抓取實(shí)驗(yàn)平臺(tái)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　2.機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真。運(yùn)用D-H方法建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行正向、逆向求解；運(yùn)用Pro/e創(chuàng)建機(jī)械手的三維模型，然后導(dǎo)入ADAMS軟件中創(chuàng)建機(jī)械手的虛擬樣機(jī)，通過ADAMS強(qiáng)大的仿真功能進(jìn)

3、行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析，測量各關(guān)節(jié)角速度、關(guān)節(jié)力矩曲線，機(jī)械手末端點(diǎn)位移、速度等相應(yīng)的曲線，以分析了機(jī)械手的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特性；同時(shí)也驗(yàn)證了關(guān)節(jié)電機(jī)選型計(jì)算的合理性與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性，為機(jī)械手的設(shè)計(jì)優(yōu)化及運(yùn)動(dòng)控制等提供依據(jù)。
　　3.兩平行手指機(jī)械手穩(wěn)定抓取理論的歸納與總結(jié)。對手指與剛性橢球體接觸點(diǎn)的類型進(jìn)行力學(xué)分析，通過對有摩擦點(diǎn)接觸的兩指力封閉抓取物體推導(dǎo)出滿足空間抓取穩(wěn)定性必要條件和對接觸抓取穩(wěn)定條件進(jìn)行推導(dǎo)，得出兩并行手指抓取物體界

4、穩(wěn)定性時(shí)的條件；所歸納的兩并行手指穩(wěn)定抓取理論為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析提供了理論依據(jù)。
　　4.兩平行手指機(jī)械手的穩(wěn)定抓取實(shí)驗(yàn)。首先組建了兩平行手指機(jī)械手抓取實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，而后選取熟雞蛋作為剛性橢球體的特例，基于視覺信息獲取橢球體橫截面和不同縱截面的幾何特征信息；然后利用所歸納的穩(wěn)定性抓取理論預(yù)測選取物體最大橫向面輪廓與不同縱向面輪廓的相交點(diǎn)是否滿足穩(wěn)定抓取條件，最后通過穩(wěn)定抓取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所選點(diǎn)集，并分析了預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的原因。實(shí)驗(yàn)成