【摘 要】
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对于交互速度较慢的先前研究,包括医疗辅助和协作搬运等任务,物体可以视为力平衡状态,所以此类研究一般专注于力的跟随,而交互动作速度较快的先前研究主要是利用高速相机做物体的位姿追踪,一般是没有发生接触的人机交互。对于较快速的有直接力交互的先前研究是比较少的。本课题探讨刚度控制策略在快速人机协作抓取任务中的作用,根据抓取任务的特点进行模型搭建,然后简化模型和选定参数,继而在模型的基础上提出合适的刚度控制
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目“人机触碰过程中的人体关节阻抗信息的在线测量及变化预测方法研究”（项目批准号:51605098）；
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对于交互速度较慢的先前研究,包括医疗辅助和协作搬运等任务,物体可以视为力平衡状态,所以此类研究一般专注于力的跟随,而交互动作速度较快的先前研究主要是利用高速相机做物体的位姿追踪,一般是没有发生接触的人机交互。对于较快速的有直接力交互的先前研究是比较少的。本课题探讨刚度控制策略在快速人机协作抓取任务中的作用,根据抓取任务的特点进行模型搭建,然后简化模型和选定参数,继而在模型的基础上提出合适的刚度控制策略,最后完成仿真实验和样机实验。人手双臂抓取掉落的物块时,左右手臂都会根据物块的稳定情况进行合适的刚度调整。受人手双臂抓取掉落物块的动作的启发,我们设定协作任务为机械单臂和人手单臂一起配合抓取中间掉落的物块,将机械臂和人手均简化为二自由度模型,搭建simulink仿真系统。为了定义较快速的概念,设定物块被抓取前的速度达到-1m/s,然后提出根据物块旋转角度控制机械臂刚度的控制策略,最后对该控制策略进行仿真分析和实物验证。仿真中对于抓取前速度为-1m/s的物块,满足静摩擦力条件的最大抓取重量为1.1kg,刚度控制策略有效的提升了物块的抓取稳定性,样机实验也验证了刚度控制策略的有效性。
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