本文關(guān)鍵詞：面向服務(wù)機器人的蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟件執(zhí)行器研究

  更多相關(guān)文章： 服務(wù)機器人 軟體機器人 蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò) 夾持器 抓取

【摘要】：在科技日益進步的今天,機器人也逐漸進入大眾的視野。在工業(yè)領(lǐng)域機器人已經(jīng)逐漸代替人類完成一些單調(diào)或危險的工作,在生活領(lǐng)域機器人也逐漸成為人類的助手提供一些服務(wù)或娛樂功能。但是在機器人技術(shù)發(fā)展的同時,性能的提升也遇到很多瓶頸,服務(wù)機器人的抓取問題就是其中之一。本文以作者在實驗室工作五年所參與的可佳服務(wù)機器人和蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體機器人研究為基礎(chǔ),創(chuàng)新之處和貢獻主要集中于可佳服務(wù)機器人的設(shè)計以及軟體機器人和軟體夾持器的抓取研究。針對于可佳服務(wù)機器人的設(shè)計,通過合理的功能分析和獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計,保證了其能夠簡單有效的完成家庭服務(wù)任務(wù)且具有足夠的魯棒性能。關(guān)于軟體機器人的研究主要集中在提出了一種新的基于蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)的軟體機器人驅(qū)動技術(shù)。關(guān)于軟體夾持器抓取的研究,主要是提出了一種適用于軟體夾持器的抓取策略,通過簡單的開環(huán)控制策略即可實現(xiàn)自適應(yīng)的抓取且保證了足夠高的抓取成功率,為解決服務(wù)機器人的抓取問題提供了一種新的解決思路。具體表現(xiàn)在如下三個方面。第一方面是設(shè)計制作了可佳服務(wù)機器人的硬件平臺。當(dāng)前服務(wù)機器人結(jié)構(gòu)主要包含底盤驅(qū)動和操作平臺,部分機器人為了增加服務(wù)性能會有其他擴展結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)有底盤驅(qū)動主要以全向輪結(jié)構(gòu)為主,但是卻有結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜和運動合成難度較大等問題。為了有效的解決服務(wù)機器人的設(shè)計制造和運動合成以及在家庭狹窄空間內(nèi)轉(zhuǎn)向等難題,同時結(jié)合可佳機器人的服務(wù)場景考慮和功能任務(wù)需求,提出了雙輪差動的底盤驅(qū)動方案。操作平臺設(shè)計為五自由度機械臂并配備末端夾持器。結(jié)合升降系統(tǒng),保證了可佳服務(wù)機器人可以在大范圍內(nèi)實現(xiàn)物體操縱,提高了其交互性能。第二方面是提出了基于蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)的軟體機器人驅(qū)動技術(shù)。傳統(tǒng)機器人主要由硬質(zhì)多連桿結(jié)構(gòu)組成,通過在關(guān)節(jié)處的電機和減速機進行驅(qū)動。由于其結(jié)構(gòu)的剛性和電機的伺服特性,在與人交互或操作一些柔軟物體時難以進行隨動控制或柔性操作,因此其使用受到極大的限制。軟體機器人是近年來逐漸受到學(xué)者關(guān)注的新型機器人結(jié)構(gòu)。軟機器人一般由軟體材料制成,通過電壓、氣壓或環(huán)境因素的變化實現(xiàn)驅(qū)動�；谌嵝圆馁|(zhì)的特點,軟體機器人一般不需要傳感器輔助即可實現(xiàn)自適應(yīng)的交互,在操作一些柔軟或易碎物體時以及與人交互方面具有極大優(yōu)勢。作者所在團隊提出了一種全新的基于蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)的軟體驅(qū)動技術(shù)。以硬質(zhì)六邊形結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)骨架并在單元內(nèi)部嵌入氣囊實現(xiàn)驅(qū)動,即可組成一組蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)。通過合理的結(jié)構(gòu)布置,該驅(qū)動器不僅可以同時作為拉力和推力驅(qū)動器,更具有極高的形變性能和伸縮比例,有望在抓取和運送等多種領(lǐng)域發(fā)揮其作用。第三方面是提出了一種基于蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體夾持器的抓取策略。傳統(tǒng)夾持器一般通過在夾持器末端配備多種傳感器并結(jié)合特定的抓取策略進行抓取。本文以蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體夾持器為基礎(chǔ),提出了一種簡單的開環(huán)抓取策略�；谲涹w機器人具有無限自由度的特性,可以實現(xiàn)夾持器和物體表面極好的貼合。結(jié)合蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)的運動特性和抓取特性,針對每個備選抓取點進行抓取過程模擬,以確定其最終抓取形態(tài)。對于每個備選抓取點的最終抓取形態(tài),提取出判定點進行相對形封閉性判定以確定可行解集合。對于每個可行解方案,通過計算適用于蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)的軟體夾持器的評價函數(shù)以獲取最優(yōu)值,得到對應(yīng)的最佳抓取方案。實驗結(jié)果表明,該軟體夾持器及其抓取策略大幅提高了對常見幾何形狀物體的抓取成功率
【關(guān)鍵詞】：服務(wù)機器人 軟體機器人 蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò) 夾持器 抓取
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 主要符號對照表15-16
• 第一章 緒論16-30
• 1.1 服務(wù)機器人研究概述16-19
• 1.2 機器人抓取研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 軟體機器人研究概述21-25
• 1.4 研究內(nèi)容25-28
• 1.4.1 可佳服務(wù)機器人設(shè)計25-26
• 1.4.2 軟體夾持器及其抓取策略26-28
• 1.5 文章組織28-30
• 第二章 可佳智能服務(wù)機器人設(shè)計30-42
• 2.1 服務(wù)機器人技術(shù)30-32
• 2.1.1 運動系統(tǒng)30-31
• 2.1.2 操作平臺31-32
• 2.2 可佳服務(wù)機器人設(shè)計32-39
• 2.2.1 底盤系統(tǒng)33
• 2.2.2 手臂系統(tǒng)33-35
• 2.2.3 升降系統(tǒng)35
• 2.2.4 控制系統(tǒng)35-39
• 2.3 可佳服務(wù)機器人剛性夾持器39-42
• 第三章 蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體機器人42-50
• 3.1 軟體機器人概述42
• 3.2 軟體機器人技術(shù)42-44
• 3.3 蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體機器人44-46
• 3.3.1 驅(qū)動原理44
• 3.3.2 設(shè)計原型44-45
• 3.3.3 參數(shù)特性45-46
• 3.4 蜂巢氣動網(wǎng)絡(luò)軟體夾持器46-50
• 第四章 軟體執(zhí)行器抓取規(guī)劃50-62
• 4.1 軟體夾持器的抓取規(guī)劃50-51
• 4.2 抓取可行解51-53
• 4.3 形封閉性理論53-54
• 4.4 評價函數(shù)54
• 4.5 抓取的求解過程54-56
• 4.6 實驗及討論56-62
• 第五章 總結(jié)62-66
• 5.1 本文工作總結(jié)62-63
• 5.2 未來工作展望63-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-72
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果72

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