多指靈巧手主從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制.pdf

1、由于工程應(yīng)用的迫切需求以及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，多指靈巧手作為機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分，近年來(lái)已成為重要的研究課題，并逐漸發(fā)展成為了專門的研究領(lǐng)域。主從控制是應(yīng)用最廣泛的一種靈巧手操作方式。人手通過(guò)某種設(shè)備給出多指手的期望位置、速度等，通過(guò)控制系統(tǒng)使多指手跟蹤這些給定值，從而在人的控制下使靈巧手完成具體作業(yè)任務(wù)。從手的理想位置由主從手指尖位置的映射關(guān)系決定。操作者佩戴合適的主手裝置，可實(shí)現(xiàn)從手的多種動(dòng)作。
　　 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)多指靈

2、巧手的主從控制系統(tǒng)，以自行設(shè)計(jì)的主操作手裝置作為數(shù)據(jù)手套， TMS320F2812DSP控制器及外圍電路實(shí)時(shí)采樣主手運(yùn)動(dòng)信息，經(jīng)過(guò)運(yùn)算后得到從手的目標(biāo)位置，繼而通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)從手（靈巧手）各個(gè)關(guān)節(jié)的位置反饋控制，使得從手跟蹤人手的運(yùn)動(dòng)。
　　 首先，搭建了一個(gè)主從控制平臺(tái)，設(shè)計(jì)出了滿足人手工作范圍的主手和多指靈巧手。主手使用連桿機(jī)構(gòu)作為基本骨架結(jié)構(gòu)，各關(guān)節(jié)處安裝角位移傳感器獲取關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)信息。靈巧手以直徑僅為30mm的超聲電

3、機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，由彈性線作為傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣在靈巧手關(guān)節(jié)處也安裝了角位移傳感器，靈巧手整體結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、傳動(dòng)靈活。
　　 其次，進(jìn)行了主從控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，以TMS320F2812DSP為核心控制器，外圍電路包括數(shù)據(jù)采集電路、超聲電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制電路、譯碼電路等。
　　 最后，采用增量式數(shù)字PID控制算法，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)主從控制系統(tǒng)的位置反饋控制。軟件程序主要包括靈巧手關(guān)節(jié)回零和主從手位置反饋控制