HIT-DLR力反饋手套的研制及與靈巧手主從控制的研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：T242.6學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：681.568.74密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文工學(xué)碩士學(xué)位論文HITDLR力反饋手套的研制及與靈巧手主從控制的研究碩士研究生：王書付導(dǎo)師：高曉輝教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：機(jī)械電子工程所在單位：機(jī)電工程學(xué)院答辯日期：2010年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要采用遙操作的方式將人作為系統(tǒng)中的一個(gè)環(huán)節(jié)參與到多指靈巧手這種具有多自由度、多手指協(xié)

2、調(diào)特點(diǎn)的機(jī)器人抓取操作中，能夠提高靈巧手的操作性能和作業(yè)水平。力反饋手套或者其他力反饋裝置作為能夠很好的實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的接口裝置，一直是遙操作系統(tǒng)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。本文結(jié)合國(guó)家863課題“新一代五指仿人靈巧手及其協(xié)調(diào)控制的研究”，以新型設(shè)計(jì)的力反饋手套為主手，與HITDLRII機(jī)器人靈巧手搭建主從遙操作系統(tǒng)，并對(duì)力反饋手套和靈巧手的相關(guān)控制進(jìn)行研究。本文首先針對(duì)現(xiàn)有力反饋手套的不足搭建了新型力反饋手套系統(tǒng)，并結(jié)合模塊化、集成化和智能化的思想

3、設(shè)計(jì)了基于FPGA的嵌入式底層控制器和多傳感器系統(tǒng)，并將基于PCI總線的DSPFPGA控制卡作為上層控制器以實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃和控制算法等，采用LVDS的PPSeCo通訊技術(shù)，對(duì)力反饋手套進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。建立了主、從手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和主從手的運(yùn)動(dòng)映射誤差模型，分析了關(guān)節(jié)空間位置映射和笛卡爾空間的指尖位置映射這兩種映射方法。采用線性擬合和查表法完成力反饋手套到靈巧手運(yùn)動(dòng)映射的建立。針對(duì)滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)和特性，結(jié)合驅(qū)動(dòng)空間的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)空間

4、的滑模位置控制器，并以此為基礎(chǔ)，完成對(duì)主從手的位置控制，結(jié)合相關(guān)位置和力傳感器完成力反饋手套和操作者位置和力的交互性能的控制；分析各種柔順控制的特點(diǎn)，選擇阻抗控制策略保證靈巧手與環(huán)境交互的穩(wěn)定性。最后，結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型和硬件系統(tǒng)條件對(duì)主從控制策略的分析，選用力位雙通道的主從控制策略，完成從端處于自由空間和約束空間的主從控制，獲得很好的力覺臨場(chǎng)感，并在此基礎(chǔ)上，采用局部自主抓取策略完成靈巧手的主從遙操作抓取實(shí)驗(yàn)，證明了控制方法和策略的有效性