仿人柔性臂的交互控制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sql70
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着机器人应用场景的不断扩展,机器人与人之间的安全交互与协作已经成为了机器人发展的主要趋势。传统的工业机器人往往需要与人之间实现物理隔绝,限制了人与机器人间的协作。因此,如何实现人机共融成为了急需解决的关键问题。本文主要针对机器人与人的交互安全性与柔顺性开展研究。首先基于串联弹性驱动器(Serial Elastic Actuator,简称SEA)搭建了碰撞实验平台,探究影响碰撞安全的主要因素,为机械臂的机构设计提供参考。之后在仿人机械臂上开展基于关节力矩控制的位置控制与拖动示教研究,确保机械臂具有良好的交互柔顺性。本文的主要贡献有:  1)开展人机碰撞研究。构建人机碰撞模型,搭建基于SEA的单自由度碰撞实验平台。针对包覆材料厚度、碰撞速度、负载惯量和关节刚度等因素进行了探究,并对这些因素的局限性进行分析。实验结果表明,增加包覆材料厚度,减少负载惯量,减少碰撞速度和降低关节刚度可以减少碰撞力。  2)设计基于SEA力矩控制内环的柔性臂位置控制器。首先,采用各关节独立的PID控制器对柔性臂进行位置控制。由于积分环节影响柔顺性,重新设计了带重力补偿的PID位置控制器。其次,采用最小二乘法对各连杆的质量参数进行辨识,并结合辨识结果加入重力前馈,同时对积分环节进行输出限幅。实验结果表明,在保证位置跟随效果的同时取得了良好的交互柔顺性。  3)设计一种带重力前馈的示教控制器。通过示教过程中对机械臂各关节在不同位置下的重力补偿,实现在较小牵引力作用下的拖动示教。实物实验验证了控制器具有良好的示教和复现效果。
其他文献
我国疆土辽阔,南至热带,北至寒温带,北方冬季平均温度在零下十度左右,所以北方人民冬季普遍需要供暖。虽然我国冬季供暖已有较长历史且基本能满足室内采暖需求,但是仍然存在供暖温
随着计算机视觉和模式识别领域的不断发展,人脸识别研究受到了越来越多的关注。对人脸识别而言,人脸特征点定位至关重要。如何在图像中快速、准确地定位出人脸器官的特征点(如嘴
移动机器人成功探索未知环境,是机器人顺利执行各种后期任务的先决条件,机器人对所处环境产生认知后,就可将未知环境中的问题转化到已知环境中解决,为机器人执行后期任务提供充足
随着嵌入式技术和互联网通信技术的飞速发展,分布式控制系统已在多个领域得到了非常广泛的应用,比如智能高速公路系统、无人机编队控制、分布式供水系统等。本文考虑的是有向图
两轮轮式机器人(TWMR, Two-Wheel Mobile Robot)是应用十分广泛的机器人系统,由于TWMR具有运动学非完整性约束、动力学饱和非线性,两个驱动系统相互耦合,实时运动过程中往往存在强
随着生活生产的发展,臭氧因其独特的物质特性而被广泛的应用于空间消毒、工业废水处理、保鲜除臭、医疗救助等生活生产的各个领域。DBD型臭氧发生器系统是目前工业上获取臭氧
智能优化算法在近几十年的研究中得以快速发展,其全局探索能力和局部挖掘能力一直是学者们致力追求的两个关键问题。在群体智能优化算法中,生物地理学算法的收敛速度较快,这得益
立磨生料粉磨过程是新型干法水泥生产中非常重要的环节,粉磨过程是否稳定、生产指标是否满足要求等因素直接影响着最后生料品质和后续的煅烧环节。现阶段,立磨生料粉磨过程还
电网中性点非有效接地运行方式即小电流接地系统,以其供电可靠性被广泛的应用于中压配电网中。单相接地故障在小电流接地系统故障中占了很大的比例,虽然系统发生单相接地故障后,不会马上断电,能继续运行两小时,但是如果不在允许带故障运行时间内排除故障,继续运行就会引发危害更大的事故。所以小电流接地系统单相接地故障选线问题就成了电力工作者面临的一大难题。近几十年来,有大量的电力工作者和科研人员从事这一问题的研究
随着多媒体时代信息量的急剧增加,列车通信的信息量也随之增加,由此轨道交通对列车乘客广播系统的性能提出了越来越高的要求。近年来,随着通信技术的高速发展,列车广播技术也