軟體機(jī)器人易于制備、成本低、控制簡(jiǎn)單、柔順性好,是機(jī)器人技術(shù)的前沿?zé)狳c(diǎn)。軟體手是軟體機(jī)器人的重要方向,天然的被動(dòng)柔順特性使得采用簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)算法即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的抓取操作。結(jié)合可變剛結(jié)構(gòu),軟體手具備剛度可控的特性,并且,柔順性好、抓取力大,用于操作任務(wù)時(shí),優(yōu)勢(shì)明顯。因此,本文圍繞可變剛度軟體手的混合驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、抓取定位算法和智能視覺抓取等方面展開研究。具體內(nèi)容如下:（1）結(jié)合層阻塞變剛度結(jié)構(gòu)與腱繩驅(qū)動(dòng)方法,設(shè)計(jì)具備可變剛度能力的軟體手指。通過4根軟體手指和支撐底座組成可變剛度軟體手,腱繩帶動(dòng)手指彎曲形變,真空操作實(shí)現(xiàn)手指提升,通過腱繩與變剛度的混合驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)可變剛度軟體手多技能操作。（2）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)可變剛度軟體手的軟硬件控制系統(tǒng)。通過在嵌入式控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)控制策略算法,產(chǎn)生多個(gè)執(zhí)行元件的同步控制時(shí)序信號(hào),實(shí)現(xiàn)可變剛度軟體手包絡(luò)抓取、夾取、勾取和吸取的操作技能。（3）通過基于抓取數(shù)據(jù)樣本的遷移學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)基于殘差網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)算法的訓(xùn)練。算法用于處理深度相機(jī)的RGB-D深度圖像,生成當(dāng)前平臺(tái)下對(duì)應(yīng)的抓取成功概率分布二維矩陣,獲得抓取成功率最高的抓取位點(diǎn),為機(jī)械臂的抓取規(guī)劃... 

【文章來(lái)源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

澆筑成型模具，a)Bilodeau等[10]設(shè)計(jì)的3D打印模具，b)HaoY等[11]設(shè)計(jì)的3D打印模具

基于多技能可變剛度軟體手的視覺抓取操作研究21.3可變剛度軟體手的研究現(xiàn)狀可變剛度軟體手由柔性材料和可變剛度結(jié)構(gòu)制成，在抓取操作上體現(xiàn)出剛性手所不具備的優(yōu)越性能。柔性材料使得可變剛度軟體手在操作時(shí)具有包容性[8]，這種包容性使得可變剛度軟體手在面對(duì)外界的各種沖擊、碰撞等情況時(shí)，能夠?qū)p壞等風(fēng)險(xiǎn)降到最小，為機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試時(shí)發(fā)生的誤操作提供緩沖空間。柔性材料的存在卻使得軟體手無(wú)法輸出足夠的承載力，變剛度結(jié)構(gòu)則有利于克服傳統(tǒng)軟體手剛度不足，抓力偏小的缺點(diǎn)。1.3.1軟體手制備可變剛度軟體手常見的制備方法有兩種：澆筑成型和3D打印成型。澆筑成型是可變剛度軟體手最為常見的制備方式[9]。澆筑成型的方式需要設(shè)計(jì)模具，如圖1-1所示，模具內(nèi)部常常留有孔道和懸空結(jié)構(gòu)，用于形成軟體驅(qū)動(dòng)器的氣路和“關(guān)節(jié)”等結(jié)構(gòu)。圖1-1澆筑成型模具，a)Bilodeau等[10]設(shè)計(jì)的3D打印模具，b)HaoY等[11]設(shè)計(jì)的3D打印模具圖1-2軟體手制備方法示意圖，a)是澆筑成型制備[6]，b)3D打印制備[15]一般的制備流程如圖1-2（a）：以液態(tài)硅膠為例，液態(tài)硅膠的A、B組分液充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟮谷肽＞叩膬?nèi)腔，蓋上模具上蓋，濾除氣泡后在恒溫烤箱中加熱一定時(shí)長(zhǎng)后固化，最后脫模成型。這種制備方法簡(jiǎn)單方便，但不利于多種材料分層澆筑。采用3D打印制備的可變剛度軟體手主要是通過數(shù)字建模的方式構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)，利用光固化或者熔融沉

㈦焐???偷緇钚?聚合物驅(qū)動(dòng)三種。1)流體驅(qū)動(dòng)流體驅(qū)動(dòng)是最為常見的一種軟體手驅(qū)動(dòng)方式。這種驅(qū)動(dòng)方式是往軟體手指內(nèi)腔通道注入流體，通過控制內(nèi)部流體流量和壓強(qiáng)等方式使結(jié)構(gòu)變形[17]。流體驅(qū)動(dòng)的方式包括纖維增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器和氣動(dòng)人工肌肉。纖維增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器是一種較早出現(xiàn)的流體執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一種柔性執(zhí)行器，由可變形的彈性體組成，外部添加軸向束縛[18-20]。氣動(dòng)人工肌肉是一種高度可變形、適應(yīng)能力較強(qiáng)的柔性結(jié)構(gòu)。通過壓縮流體增大壓強(qiáng)使得軟體手指彈性體發(fā)生形變[21]。氣動(dòng)軟體手指結(jié)構(gòu)類型和纖維增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)分別如圖1-4（a）和1-4（b）。流體驅(qū)動(dòng)分氣壓驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種。由與空氣重量輕，資源多，且易于得到，氣動(dòng)系統(tǒng)通常比液壓系統(tǒng)更受關(guān)注。圖1-4流體驅(qū)動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器，a)氣動(dòng)人工肌肉[17]和b)纖維增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)器[18]流體驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)通常設(shè)計(jì)成幾何不對(duì)稱，或者保持結(jié)構(gòu)的各向異性，使腔體的全向形變轉(zhuǎn)化為軟體手指的彎曲形變。文獻(xiàn)[22]使用纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一款仿人軟體手，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]面向柔性服務(wù)機(jī)器人的若干前沿技術(shù)研究[D]. 孫昊.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于低熔點(diǎn)合金的變剛度軟體仿人手指研制[D]. 張海容.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3615177