基于視覺信息的機械手對剛性橢球體的抓取穩(wěn)定性研究.pdf

1、機器人作業(yè)時，與作業(yè)對象直接接觸的部位是機器人末端執(zhí)行器中的手指抓取機構，抓取目標物體是否穩(wěn)定關系到作業(yè)任務的成敗。因此針對目標物體的抓取穩(wěn)定性研究是機器人領域的研究重點。近年來隨計算機視覺技術和多傳感器信息融合技術的快速發(fā)展，利用計算機視覺感知機器人的工作環(huán)境和作業(yè)對象的幾何特征，通過多傳感器信息融合技術研究目標物體的抓取穩(wěn)定性已成為解決目前問題的有效途徑，本文的工作包含以下幾個方面：
　　1.機械手的設計。首先是機械臂的構型和

2、整體設計，包括對臂桿長度的確定，關節(jié)電機的計算選型和手臂的彎曲強度校核；其次對末端執(zhí)行器的研制，包括設計原理，手指驅(qū)動形式及計算分析；用于獲取視覺信息的TOF相機、手指夾取機構的運動控制和整個抓取實驗平臺供電系統(tǒng)的設計。
　　2.機械手運動學分析及仿真。運用D-H方法建立機械手的運動學數(shù)學模型，并對其進行正向、逆向求解；運用Pro/e創(chuàng)建機械手的三維模型，然后導入ADAMS軟件中創(chuàng)建機械手的虛擬樣機，通過ADAMS強大的仿真功能進

3、行運動學仿真分析，測量各關節(jié)角速度、關節(jié)力矩曲線，機械手末端點位移、速度等相應的曲線，以分析了機械手的動態(tài)運動特性；同時也驗證了關節(jié)電機選型計算的合理性與運動學方程的正確性，為機械手的設計優(yōu)化及運動控制等提供依據(jù)。
　　3.兩平行手指機械手穩(wěn)定抓取理論的歸納與總結(jié)。對手指與剛性橢球體接觸點的類型進行力學分析，通過對有摩擦點接觸的兩指力封閉抓取物體推導出滿足空間抓取穩(wěn)定性必要條件和對接觸抓取穩(wěn)定條件進行推導，得出兩并行手指抓取物體界

4、穩(wěn)定性時的條件；所歸納的兩并行手指穩(wěn)定抓取理論為進一步實驗分析提供了理論依據(jù)。
　　4.兩平行手指機械手的穩(wěn)定抓取實驗。首先組建了兩平行手指機械手抓取實驗平臺，而后選取熟雞蛋作為剛性橢球體的特例，基于視覺信息獲取橢球體橫截面和不同縱截面的幾何特征信息；然后利用所歸納的穩(wěn)定性抓取理論預測選取物體最大橫向面輪廓與不同縱向面輪廓的相交點是否滿足穩(wěn)定抓取條件，最后通過穩(wěn)定抓取實驗驗證所選點集，并分析了預測結(jié)果與實驗結(jié)果不一致的原因。實驗成