仿人機器人動作捕捉與運動再現(xiàn)的研究.pdf

1、人類社會發(fā)展史可以說是人類對工具的創(chuàng)造發(fā)明史，當(dāng)今人類使用的工具越來越多樣化、智能化。但目前仍然有很多工作環(huán)境像核電站、礦井等對人體危害較大、危險性高，不適合人類直接在現(xiàn)場工作。而且全球人口增長率越來越低，甚至一些地區(qū)出現(xiàn)了負增長;老齡化越來越嚴重，勞動力嚴重不足。迫切需要一種能夠代替人類在危險性較高的工作現(xiàn)場并能夠勝任工作的設(shè)備。當(dāng)前智能機器人的智力水平還遠低于人類，無法完成復(fù)雜性高的工作。而仿人機器人，具有和人體結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律相似這

2、一優(yōu)勢;能夠?qū)⒉蹲降降娜梭w動作，很好的在仿人機器人身上實現(xiàn)再現(xiàn)。從而實現(xiàn)操作人員對設(shè)備的遠程操作。而且操作人員，可以先后控制在不同工作場所的機器人或同時將人體動作在多個機器人上再現(xiàn)，提高工作效率。
　　機器人技術(shù)是一個多學(xué)科交叉的綜合系統(tǒng)。實體開發(fā)成本高、周期長而且進度緩慢。而虛擬樣機技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比，能夠在設(shè)計初期就確定關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計過程中修改方案方便;可以實現(xiàn)縮短研發(fā)周期、降低成本以及提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。所以，本文

3、中的研究采用了虛擬樣機技術(shù)。首先利用三維軟件Pro/E建立仿人機器人系統(tǒng)的虛擬樣機，之后將其導(dǎo)入到ADAMS中，并定義虛擬樣機的材料屬性以及各個關(guān)節(jié)的運動副。利用ADAMS和MATLAB進行聯(lián)合仿真。使用V.M.SENS傳感器捕捉人體動作數(shù)據(jù)。由于歐拉角有萬向鎖現(xiàn)象，所以不能利用V.M.SENS傳感器直接獲取歐拉角傳遞給虛擬樣機;而是先獲取關(guān)節(jié)運動的旋轉(zhuǎn)矩陣，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣與歐拉角之間的關(guān)系原理，利用MATLAB對數(shù)據(jù)做預(yù)處理，計算出人體