基于觸覺傳感器的仿人假手抓取控制研究.pdf

1、仿人假手作為殘疾人重獲人手功能的重要工具，對其進行研究具有重大意義。本文結(jié)合國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）項目“操作感知一體化靈巧假肢設計制造與性能評估”（課題編號：2011CB013306），在HITV仿人假手平臺上，以更好的復現(xiàn)人手功能為目標，設計了仿人假手控制系統(tǒng)，并對單指阻抗控制和多指穩(wěn)定抓取進行了研究。
　　仿人假手機械結(jié)構(gòu)的設計為其擬人化提供了基本的運動能力，但如何使其完成擬人化的動作，關鍵在于控制系統(tǒng)的設計。

2、本文設計了一種基于FPGA的模塊化、集成化的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由十個獨立模塊組成，主控芯片模塊作為控制核心，生成控制算法，并與各模塊間通訊，手指控制模塊可實現(xiàn)自算自控，獨立性強，并集成位置、力矩、觸覺等多種傳感器，肌電信號采集模塊和電刺激模塊提供了與人體的雙向信息交換通道，使其更具人性化。各模塊電路小型化，采用軟硬板結(jié)合設計，完成了在假手內(nèi)部的集成。
　　人手在抓取物體過程中，對抓取位置和抓取力都可以進行自如的控制。為了使仿人假

3、手具有一定位置與力控制能力，本文研究了單手指的阻抗控制算法，并利用觸覺傳感器和關節(jié)力矩傳感器分別進行阻抗控制實驗，比較了兩種傳感器對單指控制性能的影響。同時，還在阻抗控制的基礎上，通過自適應算法引入?yún)⒖剂Γ瑢崿F(xiàn)了阻抗控制對力跟蹤的能力。對阻抗力跟蹤控制策略進行實驗，驗證了其力跟蹤效果。
　　當人手進行未知物體抓取時，可以通過調(diào)整抓取位姿和抓取力來平衡由于外部環(huán)境或物體重力變化造成的擾動，從而保證物體處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了使仿人假手可以