力反馈仿人机械手主从控制系统研究

摘要

在现代机器人发展中，受智能技术、计算机技术和控制理论的限制，面对复杂、未知环境时，机器人存在很难完全自主地执行精细、复杂任务的问题。遥操作和机器人技术相结合，可以很好地解决这种问题。它是通过人对机器人进行实时操控，即人首先评估远端工作状况，进而做出决策以控制机器人按照指令执行任务，这样提高了机器人的通用性和实用性。力觉临场感是为帮助操作者在遥操作中准确评估工作端情况的关键技术。本文以力反馈仿人主从手为平台，为提高主从机械手的可操控性能，进行力觉临场感和主从机械手控制相结合的研究。 本文首先设计了配套的力反馈主从机械手，采用欠驱动方式，减轻了人的操作负担。设计了主从手指尖结构，有利于优化主手跟随运动方法。 设计主从控制电气系统，根据主从手控制特点，采用并联三指控制子系统，使对应手指的子系统具有完整的主从控制功能并可独立运行。子系统本身由传感器、电控单元、电机组合模块集成。以上设计有利于硬件的组装、系统调试和改进工作。 基于遥操作主从四通道理论，分析了多种双通道控制结构在主从系统中的力反馈性能，确定了以力—位置型控制结构为本文控制系统的基本框架。 根据系统特点，将控制模式分为跟随模式和力反馈模式，设计了主动式主手跟随人手运动方案，解决了传统主手回复运动存在的问题。采用具有自适应PD的力控制器，该控制器可自主调整PD参数，满足跟随模式下的位置跟踪和力反馈模式下的力跟踪效果。从手在跟随模式下采用基于PD的位置控制，而在力反馈模式下采用自调整变阻抗结构，提高对不同刚度物体抓握的柔顺性和适应性。 最后，建立单指和多指实验平台并进行实验，证明了控制系统的有效性和可行性。

目录

第一个书签之前