本文選題：仿人機(jī)器人　切入點(diǎn)：頭部　出處：《農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)》2017年10期

【摘要】：針對(duì)仿人機(jī)器人視覺目標(biāo)跟蹤任務(wù)需求,設(shè)計(jì)了一種高精度、靈巧型仿人機(jī)器人頭部系統(tǒng),構(gòu)建了視覺感知模塊與3自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。利用虛擬連桿方法對(duì)仿人機(jī)器人頭部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模,將目標(biāo)跟蹤問題轉(zhuǎn)換為機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解問題,通過計(jì)算機(jī)構(gòu)可操作度與條件數(shù),顯示機(jī)器人頭部對(duì)目標(biāo)跟蹤任務(wù)具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)靈活性。在此基礎(chǔ)上,基于梯度投影法建立了目標(biāo)跟蹤運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解與規(guī)避關(guān)節(jié)極限位置的同步優(yōu)化算式,并針對(duì)視覺測(cè)量系統(tǒng)帶寬較窄、容易造成較大跟蹤誤差的問題,提出了在兩次視覺測(cè)量間隔內(nèi)用軌跡預(yù)測(cè)的方法獲得目標(biāo)位置的估計(jì)值,以提高跟蹤精度。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在測(cè)量盲區(qū)內(nèi)采用軌跡預(yù)測(cè)方法,可將跟蹤精度提高約80%,實(shí)現(xiàn)高精度目標(biāo)跟蹤。所提出的仿人機(jī)器人頭部及控制方法,對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)具有良好的跟蹤性能。
[Abstract]:A high precision and dexterous humanoid robot head system is designed to meet the task requirement of humanoid robot visual target tracking. A visual perception module and a 3-DOF manipulator motion mechanism are constructed.The kinematics modeling of humanoid robot head is carried out by using virtual connecting rod method. The target tracking problem is transformed into the inverse kinematic solution problem of the manipulator. The operational degree and the condition number of the mechanism are calculated.It shows that the robot head has good kinematics flexibility for target tracking task.On this basis, based on the gradient projection method, a synchronous optimization formula of inverse kinematics solution of target tracking and avoiding the limit position of joint is established, and aiming at the problem that the bandwidth of vision measurement system is narrow, it is easy to cause large tracking error.In order to improve the tracking accuracy, a trajectory prediction method is proposed to estimate the target position in the interval between two visual measurements.The simulation and experimental results show that the tracking accuracy can be improved about 80% by using the trajectory prediction method in the blind area of measurement, and high precision target tracking can be realized.The proposed head and control methods of humanoid robot have good tracking performance for dynamic targets.
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51605474)
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：1703812