對(duì)未知物體的抓取是機(jī)器人多指靈巧手代替人手執(zhí)行各種復(fù)雜任務(wù)的基本能力,而獲取未知物體的信息并進(jìn)行模型重構(gòu)是機(jī)器人完成抓取和操作規(guī)劃的前提。目前機(jī)器人視覺系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于物體信息的提取,然而在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中,例如復(fù)雜背景、透明物體、遮擋和黑暗等情況,視覺傳感器可能會(huì)出現(xiàn)噪聲過大、分辨率下降甚至信息缺失等情況,最終導(dǎo)致抓取任務(wù)的失敗。本文在機(jī)器人視覺受限甚至失效的盲環(huán)境中,以提高靈巧手抓取的自主性、穩(wěn)定性和自適應(yīng)性為目的,研究借助靈巧手的多點(diǎn)觸碰及多傳感器信息優(yōu)勢(shì)完成對(duì)未知物體模型重構(gòu)及抓取。主要研究?jī)?nèi)容包括:多指靈巧手的未知物體觸覺探索策略、基于觸覺信息的未知物體模型重構(gòu)、基于觸覺信息的抓取點(diǎn)優(yōu)化以及針對(duì)物體位姿誤差的自適應(yīng)抓取策略。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在盲環(huán)境中對(duì)未知物體觸覺信息的自主采集,本文對(duì)人類的觸摸探索行為進(jìn)行了觀察實(shí)驗(yàn)。基于對(duì)人類進(jìn)行未知物體觸摸探索時(shí)行為的觀察和分析,提出一種適用于機(jī)器人自主進(jìn)行未知物體觸摸探索的策略。依據(jù)人類探索經(jīng)驗(yàn)和物體幾何形狀,觸摸探索過程被劃分為兩個(gè)階段:在第一階段對(duì)物體頂部進(jìn)行探索,根據(jù)頂部觸覺信息對(duì)物體的基本尺寸和姿態(tài)進(jìn)行估計(jì),并用包圍盒近似物體;在第二... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 機(jī)器人觸覺感知綜述
    1.3 機(jī)器人觸摸探索方法綜述
    1.4 模型重構(gòu)方法綜述
        1.4.1 基于視覺信息的模型重構(gòu)研究
        1.4.2 基于觸覺信息的模型重構(gòu)研究
        1.4.3 研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析
    1.5 靈巧手抓取規(guī)劃方法綜述
        1.5.1 基于分析方法的抓取規(guī)劃
        1.5.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的抓取點(diǎn)規(guī)劃
        1.5.3 研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析
    1.6 基于物體不確定性的抓取方法概述
    1.7 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 機(jī)器人靈巧手的觸摸探索方法研究
    2.1 引言
    2.2 人類觸摸探索行為觀察實(shí)驗(yàn)
        2.2.1 人類觸覺感知及觸摸探索行為分析
        2.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>        2.2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及過程
        2.2.4 觸摸探索實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果與分析
    2.3 靈巧手的觸摸探索及觸覺數(shù)據(jù)采集
        2.3.1 頂部探索
        2.3.2 側(cè)面探索
        2.3.3 觸覺數(shù)據(jù)的采集與處理
    2.4 觸摸探索仿真及結(jié)果
        2.4.1 基于碰撞檢測(cè)的觸覺仿真系統(tǒng)構(gòu)建
        2.4.2 仿真結(jié)果及分析
    2.5 觸摸探索的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
        2.5.1 機(jī)器人自主觸摸探索實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        2.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    2.6 本章小結(jié)
第3章 觸覺點(diǎn)云模型重構(gòu)方法研究
    3.1 引言
    3.2 基于卡爾曼濾波的數(shù)據(jù)預(yù)處理
    3.3 基于聚類的觸覺點(diǎn)云分割
    3.4 幾何特征向量的提取
    3.5 形狀分類器的構(gòu)建
        3.5.1 隨機(jī)森林分類器構(gòu)建
        3.5.2 高斯過程分類器構(gòu)建
    3.6 幾何參數(shù)識(shí)別及模型重構(gòu)
        3.6.1 基于形狀描述符的幾何參數(shù)識(shí)別
        3.6.2 超二次曲面方程重構(gòu)物體模型
    3.7 模型重構(gòu)的仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.7.1 仿真結(jié)果及分析
        3.7.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.7.3 比較與分析
    3.8 本章小結(jié)
第4章 基于觸覺探索信息的靈巧手抓取點(diǎn)優(yōu)化方法
    4.1 引言
    4.2 多指手抓取的數(shù)學(xué)描述
        4.2.1 抓取的數(shù)學(xué)模型建立
        4.2.2 抓取質(zhì)量評(píng)估
    4.3 基于觸覺探索信息的初始抓取點(diǎn)優(yōu)化
        4.3.1 確定初始抓取點(diǎn)
        4.3.2 確定抓取接近向量
        4.3.3 待優(yōu)化搜索區(qū)域的確定
    4.4 基于觸覺探索信息的抓取點(diǎn)優(yōu)化
        4.4.1 確定搜索起始區(qū)域
        4.4.2 抓取點(diǎn)優(yōu)化算法
    4.5 抓取優(yōu)化的仿真及結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于物體位姿誤差的自適應(yīng)抓取研究
    5.1 引言
    5.2 面向自適應(yīng)抓取的力協(xié)同方法
        5.2.1 手指控制器設(shè)計(jì)
        5.2.2 手指補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)規(guī)劃對(duì)抓取的影響
        5.2.3 多指力協(xié)同抓取方法
    5.3 基于預(yù)抓取觸覺信息的物體位姿誤差估計(jì)
    5.4 基于位姿誤差補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)抓取方法
        5.4.1 位姿誤差補(bǔ)償對(duì)抓取穩(wěn)定性的影響分析
        5.4.2 物體位姿誤差的補(bǔ)償方法
    5.5 靈巧手的自適應(yīng)抓取實(shí)驗(yàn)
        5.5.1 無位姿誤差時(shí)的阻抗抓取實(shí)驗(yàn)
        5.5.2 存在位姿誤差的自適應(yīng)抓取實(shí)驗(yàn)
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]A system of robotic grasping with experience acquisition[J]. GUO Di,SUN FuChun,LIU ChunFang.  Science China（Information Sciences）. 2014(12)
[2]機(jī)器人靈巧手的觸覺分析與建模[J]. 蕭偉,孫富春,劉華平.  機(jī)器人. 2013(04)
[3]機(jī)器人靈巧手柔性關(guān)節(jié)自適應(yīng)阻抗控制[J]. 樊紹巍,宗華,邱景輝,陳兆芃.  電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2012(12)

博士論文
[1]多指靈巧手控制系統(tǒng)及阻抗控制策略研究[D]. 陳兆芃.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[2]機(jī)器人靈巧手指尖柔性觸覺傳感器研制及操作研究[D]. 張?jiān)w.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[3]多指仿人機(jī)器人靈巧手的同步控制研究[D]. 蘭天.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[4]類人型五指靈巧手的設(shè)計(jì)及抓取規(guī)劃的研究[D]. 樊紹巍.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[5]基于機(jī)器人視覺物體三維重構(gòu)及尺寸測(cè)量技術(shù)研究[D]. 王芳榮.吉林大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3239586