基于虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)雙臂主動運(yùn)動傳遞方法研究.pdf

1、近年來，隨著仿人形雙臂機(jī)器人逐漸受到重視，人們希望利用它們的靈巧性代替人工完成各種復(fù)雜的操作任務(wù)，而且不會增加編程負(fù)擔(dān)；同時伴隨著自然交互技術(shù)的不斷發(fā)展，為仿人雙臂機(jī)器人的運(yùn)動控制問題提供了新的解決方法。本課題研究了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的人機(jī)雙臂主動運(yùn)動傳遞新方法。借此，操作者可以憑借直覺，習(xí)慣等高效自然地用自身雙臂的運(yùn)動來操作機(jī)器人雙臂在未知、非結(jié)構(gòu)環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜的操作，而不需要特殊的專業(yè)技能和訓(xùn)練。本論文主要完成了以下工作。
　　人在

2、控制機(jī)器人執(zhí)行操作的過程中必須明確操作任務(wù)并實(shí)時更新任務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)。所以人體雙臂的運(yùn)動傳遞不是盲目進(jìn)行的，而是以這種虛擬現(xiàn)實(shí)的視覺反饋?zhàn)酉到y(tǒng)為基礎(chǔ)的。為此，本文將采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使用Oculus Rift傳感器為操作者提供機(jī)器人的第一人稱視角，將機(jī)器人所觀察到的場景實(shí)時地傳遞給操作者，讓操作者能夠完全沉浸在機(jī)器人所處的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)更加直觀和高效的操作。
　　然后本文建立了人體手臂的D-H模型。根據(jù)Baxter機(jī)器人的雙臂結(jié)構(gòu)以及

3、人體手臂自身的靈巧性，利用Kinect傳感器采集的肩關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)和手部關(guān)節(jié)點(diǎn)的3D坐標(biāo)值，建立了7自由度串聯(lián)型的人體上肢的運(yùn)動學(xué)模型。并提出了一種幾何向量法，即利用關(guān)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)計算人體上肢的關(guān)節(jié)角度的方法，進(jìn)而能夠進(jìn)行關(guān)節(jié)角度映射達(dá)到雙臂主動運(yùn)動傳遞的目的。
　　再次本文提出了基于笛卡爾位姿映射的人機(jī)雙臂運(yùn)動傳遞方法。因?yàn)槿耸直叟c機(jī)械臂構(gòu)型存在差異，利用線性空間映射算法，將人上肢運(yùn)動空間與機(jī)器人機(jī)械臂的運(yùn)動空間進(jìn)行映射