空間在軌維護用五指靈巧手抓取方案研究.pdf

1、我國將建造長期運行的空間站。為了完成危險環(huán)境下空間站在軌維護任務，需要研究能夠識別目標物體、自主規(guī)劃抓取方案的具有五指靈巧手的機器人。這類智能機器人與宇航員的組合將產生巨大效益。論文以自主研發(fā)的靈巧手為研究對象，并使用視覺傳感器采集環(huán)境各項參數（包括深度信息），開展相關的基本研究，內容如下：
　　（1）利用深度信息在開源點云庫（PCL）下建立環(huán)境3D數字點云模型。結合點云庫中的VFH描述子以及區(qū)域生長分割等基礎理論，提出復雜環(huán)境中

2、目標物體識別算法并進行實驗驗證。
　?。?）通過采樣一致性匹配算法映射出目標物體的完整3D點云模型。根據力封閉的抓取規(guī)則，提出二指、三指抓取算法，求解出相應的抓取參數，即抓取向量和抓取點。至此已經提取出與目標物體有關的抓取參數。
　?。?）運用D-H參數法建立靈巧手手指的運動學模型，采用虛功原理法建立手指的靜力學模型以及運用拉格朗日法建立其動力學模型。解決靈巧手到達期望位置、輸出期望力矩和速度等控制方面的問題。
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3、4）將目標物體的抓取參數和靈巧手運動學、靜力學以及動力學的模型結合在一起，在OPEN INVENTOR（OIV）中建立包含靈巧手與抓取目標物體的虛擬系統(tǒng)。提出計算靈巧手指尖與目標物體之間虛擬力的方法。改進穩(wěn)定抓取條件，使其適用于虛擬抓取。最終在虛擬系統(tǒng)中實施抓取實驗仿真，驗證所提算法的正確性。
　　通過以上研究，實現了對環(huán)境中抓取目標物體的識別與定位；完成了從局部視圖到完整3D點云模型的映射和抓取參數的提??；運用運動學與動力學模型