本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)械手觸覺(jué)信息的物體軟硬屬性識(shí)別，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著智能機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展,其應(yīng)用已經(jīng)遍布醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科研等各個(gè)領(lǐng)域,在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)器人對(duì)物體的抓取能力尤為重要。軟硬作為物體的重要物理屬性之一,會(huì)在一定程度上影響機(jī)械手對(duì)物體的抓取控制。人手能依靠復(fù)雜的觸覺(jué)感知系統(tǒng)準(zhǔn)確地識(shí)別物體的軟硬程度,然后采取合適的力量進(jìn)行抓取。然而這個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)對(duì)于機(jī)械手而言并不容易,大多數(shù)機(jī)械手只具備基本的壓力反饋,很難直接對(duì)物體軟硬屬性進(jìn)行區(qū)分,因而影響了不同軟硬物體的抓取控制。本文在仿生機(jī)械臂平臺(tái)上,搭建了觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對(duì)目標(biāo)物體的軟硬屬性識(shí)別,在一定程度上為穩(wěn)定抓取控制提供了保障。本文具體的研究工作如下：(1)結(jié)合物體軟硬屬性識(shí)別的需求,搭建了觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng),包括手指?jìng)鞲衅�、傳感器信�?hào)采集電路、微控制器、機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制界面和傳感器數(shù)據(jù)顯示界面等。觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng)的硬件單元實(shí)現(xiàn)了觸覺(jué)傳感器信號(hào)采集和數(shù)據(jù)通信。傳感器的電信號(hào)經(jīng)過(guò)自行設(shè)計(jì)的處理電路完成了放大,并通過(guò)DMA傳輸機(jī)制實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集與數(shù)字化；微控制器端使用低功耗藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,簡(jiǎn)化了電路連接,實(shí)現(xiàn)了觸覺(jué)信號(hào)的無(wú)線傳輸。觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng)的軟件部分主要完成了上位機(jī)程序的設(shè)計(jì)。通過(guò)上位機(jī)程序界面可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的抓取控制、觸覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ),同時(shí)也方便對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能調(diào)試。(2)利用觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng),研究了機(jī)械手對(duì)目標(biāo)物體的軟硬屬性識(shí)別能力。實(shí)驗(yàn)中先確定了4個(gè)軟硬等級(jí),作為識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)。按照該標(biāo)準(zhǔn)各選取一個(gè)物體進(jìn)行多次抓取,將采集到的觸覺(jué)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析,選取了三類(lèi)數(shù)據(jù)作為識(shí)別軟硬屬性的特征值,然后利用K最鄰近算法對(duì)這些特征進(jìn)行融合,在線實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手對(duì)未知物體的軟硬等級(jí)區(qū)分,對(duì)比單傳感器信息,多傳感器融合后的信息更為全面,使軟硬等級(jí)識(shí)別的準(zhǔn)確率得到了明顯提升。最后,結(jié)合物體軟硬屬性的識(shí)別,設(shè)計(jì)了穩(wěn)定抓取控制系統(tǒng),通過(guò)對(duì)軟硬物體的多次抓取測(cè)試,發(fā)現(xiàn)抓取軟物體時(shí),物體形變程度明顯減少,結(jié)果說(shuō)明該控制系統(tǒng)可以讓機(jī)械手根據(jù)物體軟硬屬性施加合適的抓取力,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的穩(wěn)定抓取。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械手 觸覺(jué) 軟硬識(shí)別 多傳感器融合 抓取控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-16
• 第1章 緒論16-28
• 1.1 研究背景16-18
• 1.2 研究意義18-19
• 1.3 研究現(xiàn)狀及分析19-24
• 1.3.1 改善機(jī)械手傳感器結(jié)構(gòu)、性能19-21
• 1.3.2 觸覺(jué)反饋的基礎(chǔ)上,結(jié)合視覺(jué)進(jìn)行輪廓跟蹤21-22
• 1.3.3 設(shè)計(jì)算法進(jìn)行傳感器原始數(shù)據(jù)融合22-23
• 1.3.4 利用軟硬識(shí)別完成穩(wěn)定抓握控制23-24
• 1.4 研究目標(biāo)24-25
• 1.5 研究?jī)?nèi)容及方法25
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)25-27
• 1.7 本章小結(jié)27-28
• 第2章 物體軟硬屬性的定義及數(shù)據(jù)處理方法綜述28-38
• 2.1 引言28
• 2.2 物體軟硬屬性的基本定義及常用測(cè)量方法28-30
• 2.2.1 軟硬屬性的基本定義28
• 2.2.2 常用的軟硬度標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)量方法28-30
• 2.3 基于觸覺(jué)感知的物體軟硬性識(shí)別及其力學(xué)原理分析30-33
• 2.4 機(jī)械手觸覺(jué)傳感器數(shù)據(jù)處理方法介紹33-36
• 2.4.1 多傳感器信息融合34-35
• 2.4.2 常用傳感器融合方法35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第3章 機(jī)械手與觸覺(jué)信息反饋系統(tǒng)的搭建38-60
• 3.1 引言38
• 3.2 機(jī)械手及觸覺(jué)反饋系統(tǒng)概述38-40
• 3.3 系統(tǒng)硬件平臺(tái)40-48
• 3.3.1 Jaco機(jī)械臂平臺(tái)簡(jiǎn)介40-41
• 3.3.2 觸覺(jué)傳感器選型41-43
• 3.3.3 傳感器的安裝43-45
• 3.3.4 傳感器采集電路設(shè)計(jì)45-46
• 3.3.5 微控制器電路設(shè)計(jì)46-48
• 3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)48-53
• 3.4.1 系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)48-51
• 3.4.2 系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)51-53
• 3.5 觸覺(jué)反饋系統(tǒng)功能測(cè)試53-57
• 3.5.1 硬件系統(tǒng)測(cè)試53
• 3.5.2 傳感器數(shù)據(jù)標(biāo)定53-56
• 3.5.3 觸覺(jué)反饋系統(tǒng)的使用流程及數(shù)據(jù)采集實(shí)例56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-60
• 第4章 軟硬屬性的識(shí)別及機(jī)械手穩(wěn)定抓取控制60-80
• 4.1 引言60
• 4.2 軟硬物體的抓取實(shí)驗(yàn)60-69
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇及手指?jìng)鞲衅鞯亩ㄐ苑治?/span>60-61
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)流程及數(shù)據(jù)采集61-63
• 4.2.3 傳感器原始數(shù)據(jù)分析及討論63-69
• 4.3 軟硬屬性的檢測(cè)與在線識(shí)別69-77
• 4.3.1 傳感器的特征選取69-71
• 4.3.2 基于KNN算法的軟硬屬性識(shí)別71-75
• 4.3.3 軟硬屬性在線識(shí)別方法的優(yōu)化75-77
• 4.4 結(jié)合軟硬屬性識(shí)別的穩(wěn)定抓取控制77-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第5章 總結(jié)與展望80-82
• 5.1 工作總結(jié)80-81
• 5.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 作者簡(jiǎn)歷88

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：321092