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软体手是一种由柔性材料制成的新型机械装置,作为机器人与目标物体相互作用的重要执行部件,对提高机器人作业水平和智能化水平具有重要意义。现有软体手虽然能完成一定的抓取动作,但是大都不具备触觉感知能力或是触觉感知能力较差,使得软体手的自主性不强。为此,本文从软体手结构设计与制作、气动控制、触觉感知及自主操控等方面出发,设计制作触觉感知软体手本体结构;提出三种气动控制方案,并实现对软体手的多指协同控制;基于机器学习算法融合光/压双模态信息实现软体手的触觉感知;设计多位置布局的传感器系统,并设计基于自主选择策略的感知-控制算法实现软体手的自主操控。本文主要研究工作和成果有:(1)完成触觉感知软体手的结构设计及制作。分析人手结构及关节运动原理,提出触觉感知软体手的结构设计模型;基于光学原理,制作光纤传感器作为软体手的触觉传感器;完成触觉感知软体手的实物制作并集成样机。(2)实现对软体手的多指协同控制。提出三种气动控制方案,分别是两位两通比例阀、两位三通电磁阀和两位两通电磁阀方案,通过设计实验验证并比较这三种方案的性能;通过搭建硬件平台和选用两位两通比例阀方案,实现软体手的多指协同控制。(3)基于机器学习算法融合光/压双模态信息实现软体手的触觉感知。采用KNN、SVM、Logistic Regression算法实现对12种手势姿态的静态和连续动作识别;利用Kmeans聚类算法成功识别出物体的大小、形状和重量等信息。(4)基于触觉感知实现软体手的自主操控。通过对电容/电阻压力传感器进行硅胶覆膜处理,并将之贴附到软体手表面,以构建多位置布局的触觉传感器系统;通过检测传感器的触发状态,结合基于自主选择策略的感知-控制算法实现软体手的自主操控。总之,本文对软体手的本体结构设计与制作、气动控制、触觉感知和自主操控进行深入研究,提出了多方式的气动控制方法、基于机器学习的双模态触觉感知方法、基于自主选择策略的操作控制方法,具有重要的理论意义和工程价值。