相對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人,人機(jī)協(xié)作型機(jī)器人具有良好的自主性和柔性操作性能,能夠與人共融、協(xié)作完成復(fù)雜任務(wù)。面向柔性操作任務(wù),單純的軌跡示教不能夠滿足阻抗變化的需求,本課題以人機(jī)協(xié)作技能傳授為背景,基于人手臂sEMG信息建立手臂末端阻抗模型,并且依據(jù)該模型將人對(duì)人機(jī)協(xié)作過(guò)程中阻抗變化的判斷映射到機(jī)械臂的變阻抗控制模型,從而實(shí)現(xiàn)軌跡和阻抗參數(shù)共同示教,提高人機(jī)協(xié)作完成復(fù)雜柔性作業(yè)任務(wù)的性能。首先,對(duì)iiwa人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析。采用D-H法建立機(jī)器人連桿坐標(biāo)系,根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣推導(dǎo)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;并且,采用微分變換法推導(dǎo)了機(jī)器人雅克比矩陣,采用逆雅克比矩陣實(shí)現(xiàn)笛卡爾速度向關(guān)節(jié)速度轉(zhuǎn)換,從而完成機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解算;利用MATLAB Robotics Toolbox工具箱建立虛擬仿真環(huán)境進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真驗(yàn)證。并對(duì)iiwa機(jī)器人工作空間進(jìn)行評(píng)估,為人機(jī)協(xié)作過(guò)程中可操作空間提供理論依據(jù)。其次,對(duì)基于sEMG人體上肢末端阻抗估計(jì)進(jìn)行研究。建立上肢末端剛度模型,分析上肢末端剛度大小、方向等屬性。在表面肌電信號(hào)的采集及預(yù)處理基礎(chǔ)上,建立基于sEMG的上肢末端剛度估計(jì)模型;通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)上肢末端力映射... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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工業(yè)機(jī)器人工作模式比較

以及 sEMG 變阻抗控制策略研究。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析1.3.1 機(jī)器人示教技術(shù)研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的人-機(jī)器人間主要是人類操作者通過(guò)示教的方式，向機(jī)器人傳授特定的任務(wù)和動(dòng)作技能。對(duì)于與人共融的新一代機(jī)器人，傳統(tǒng)的預(yù)編程/示教再現(xiàn)模式已不再適用，任務(wù)、環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的非結(jié)構(gòu)化特征以及人類動(dòng)作的復(fù)雜性、隨機(jī)性，使傳統(tǒng)示教方式難以完整表達(dá)和高效傳遞人類的技能。因此，機(jī)器人學(xué)者嘗試從人的指令和動(dòng)作“示教”中提取有價(jià)值的信息和經(jīng)驗(yàn)，并形成不同的技能知識(shí)，并用于指導(dǎo)機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行。IIT 的 Petar Kormushev 研究了機(jī)器人軌跡和力示教技術(shù)[1]，首先進(jìn)行拖動(dòng)軌跡示教（圖 1-2.a），隨后通過(guò)觸覺(jué)反饋裝置對(duì)機(jī)器人進(jìn)行熨燙任務(wù)的力輪廓示教（圖 1-2.b），該方法能夠?qū)W習(xí)、再現(xiàn)人機(jī)交互力的作用，但由于時(shí)間延遲和環(huán)境的不確定性等因素，導(dǎo)致很難保證機(jī)器人操作的柔順性、安全性和有效性，文獻(xiàn)[2]也做了類似相關(guān)研究。

教技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注[5-7]，目前柔順示教相關(guān)研究性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要是通過(guò)主動(dòng)、被動(dòng)或主/被動(dòng)混合阻抗，從而實(shí)現(xiàn)柔順的交互示教技術(shù)[8-11]。b）結(jié)構(gòu)化。該技術(shù)依賴于精確的機(jī)器人與環(huán)境的阻抗物理器人轉(zhuǎn)換技術(shù)。主要通過(guò)提取人的阻抗技能，然后機(jī)器人模仿人的柔順性與自適應(yīng)能力[13,14]。究了人在作業(yè)過(guò)程中的阻抗分配問(wèn)題，即將阻抗作與運(yùn)動(dòng)同時(shí)學(xué)習(xí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更加擬人化的柔性作業(yè)。作搬運(yùn)的學(xué)習(xí)問(wèn)題，作者將柔順性（阻抗）的概念是：將人與機(jī)器人的協(xié)作建模成一個(gè)動(dòng)態(tài)柔性牽引的位置和力約束（柔順性）信息來(lái)學(xué)習(xí)人-機(jī)協(xié)作交互界面，在機(jī)器人與人進(jìn)行物理交互示教過(guò)程中務(wù)空間中的剛度，該示教界面適應(yīng)各種任務(wù)，甚至可如倒飲料。文獻(xiàn)[19]針對(duì)雙臂機(jī)器人的主-從臂示教任 sEMG 相結(jié)合，基于模型估計(jì)實(shí)驗(yàn)者的上肢末端剛反饋?zhàn)赃m應(yīng)的調(diào)節(jié)上肢阻抗，實(shí)現(xiàn)從臂跟隨主臂的柔


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