基于虚拟现实的机器人灵巧手操作平台的设计

摘要

利用虚拟现实在计算机上建立一个机器人灵巧手操作平台。通过这个操作平台，操作人员可以采用鼠标、键盘等输入设备控制虚拟作业场景中的机器人灵巧手，从而实现对灵巧手抓取操作动作的预演。 本文介绍以北航的BH3灵巧手为基础的机器人灵巧手操作平台的设计与实现。首先，在对灵巧手进行运动学分析的基础上，采用OpenGL和VC的开发工具在计算机中构造出一个逼真的虚拟作业场景，使操作者更加有效地直观地了解虚拟灵巧手在操作过程中的位姿，碰撞等信息：其次，从理论上讨论了机器人灵巧手抓取操作规划的方法，在分析灵巧手抓取操作任务的基础上，讨论了手掌的运动规划和抓取规划，进一步针对灵巧手抓取方式选择的问题，提出了平行抓取、聚中抓取和镊取这三种最典型的抓取方式，并采用模糊控制的方法对机器人灵巧手的抓取方式进行规划；再次，根据对AABB和OBB两种碰撞检测算法的分析对比，提出了一种在机器人灵巧手操作平台中可行的、有效的和精确的碰撞检测算法。采用虚拟环境中精确的碰撞检测算法代替求解灵巧手手指的运动学逆解，实现对手指抓取操作的运动学规划；最后，通过一个灵巧手抓取操作的演示试验，以及对抓取操作的仿真结果分析，表明灵巧手的抓取操作动作准确，这为进一步研究机器人灵巧手的抓取操作奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

第二章构建虚拟作业场景

第三章灵巧手抓取操作规划

第四章虚拟环境中的碰撞检测

第五章基于模糊逻辑的抓取方式规划

第6章灵巧手抓取操作仿真的实验

第7章全文总结与课题展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致 谢