發(fā)布時(shí)間：2017-05-08 20:15

  本文關(guān)鍵詞：基于視覺(jué)信息的機(jī)械手對(duì)剛性橢球體的抓取穩(wěn)定性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機(jī)器人作業(yè)時(shí),與作業(yè)對(duì)象直接接觸的部位是機(jī)器人末端執(zhí)行器中的手指抓取機(jī)構(gòu),抓取目標(biāo)物體是否穩(wěn)定關(guān)系到作業(yè)任務(wù)的成敗。因此針對(duì)目標(biāo)物體的抓取穩(wěn)定性研究是機(jī)器人領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。近年來(lái)隨計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和多傳感器信息融合技術(shù)的快速發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)感知機(jī)器人的工作環(huán)境和作業(yè)對(duì)象的幾何特征,通過(guò)多傳感器信息融合技術(shù)研究目標(biāo)物體的抓取穩(wěn)定性已成為解決目前問(wèn)題的有效途徑,本文的工作包含以下幾個(gè)方面:1.機(jī)械手的設(shè)計(jì)。首先是機(jī)械臂的構(gòu)型和整體設(shè)計(jì),包括對(duì)臂桿長(zhǎng)度的確定,關(guān)節(jié)電機(jī)的計(jì)算選型和手臂的彎曲強(qiáng)度校核;其次對(duì)末端執(zhí)行器的研制,包括設(shè)計(jì)原理,手指驅(qū)動(dòng)形式及計(jì)算分析;用于獲取視覺(jué)信息的TOF相機(jī)、手指夾取機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制和整個(gè)抓取實(shí)驗(yàn)平臺(tái)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真。運(yùn)用D-H方法建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行正向、逆向求解;運(yùn)用Pro/e創(chuàng)建機(jī)械手的三維模型,然后導(dǎo)入ADAMS軟件中創(chuàng)建機(jī)械手的虛擬樣機(jī),通過(guò)ADAMS強(qiáng)大的仿真功能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,測(cè)量各關(guān)節(jié)角速度、關(guān)節(jié)力矩曲線(xiàn),機(jī)械手末端點(diǎn)位移、速度等相應(yīng)的曲線(xiàn),以分析了機(jī)械手的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特性;同時(shí)也驗(yàn)證了關(guān)節(jié)電機(jī)選型計(jì)算的合理性與運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正確性,為機(jī)械手的設(shè)計(jì)優(yōu)化及運(yùn)動(dòng)控制等提供依據(jù)。3.兩平行手指機(jī)械手穩(wěn)定抓取理論的歸納與總結(jié)。對(duì)手指與剛性橢球體接觸點(diǎn)的類(lèi)型進(jìn)行力學(xué)分析,通過(guò)對(duì)有摩擦點(diǎn)接觸的兩指力封閉抓取物體推導(dǎo)出滿(mǎn)足空間抓取穩(wěn)定性必要條件和對(duì)接觸抓取穩(wěn)定條件進(jìn)行推導(dǎo),得出兩并行手指抓取物體界穩(wěn)定性時(shí)的條件;所歸納的兩并行手指穩(wěn)定抓取理論為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析提供了理論依據(jù)。4.兩平行手指機(jī)械手的穩(wěn)定抓取實(shí)驗(yàn)。首先組建了兩平行手指機(jī)械手抓取實(shí)驗(yàn)平臺(tái),而后選取熟雞蛋作為剛性橢球體的特例,基于視覺(jué)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(yù)測(cè)選取物體最大橫向面輪廓與不同縱向面輪廓的相交點(diǎn)是否滿(mǎn)足穩(wěn)定抓取條件,最后通過(guò)穩(wěn)定抓取實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所選點(diǎn)集,并分析了預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的原因。實(shí)驗(yàn)成功率為66.67%,該實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證了所歸納的面向剛性橢球體的抓取穩(wěn)定性理論。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器人 抓取穩(wěn)定性 剛性橢球體 兩手指 抓取實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP241
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 本課題研究的目的和意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 末端執(zhí)行器的改進(jìn)11-14
• 1.2.2 抓取穩(wěn)定性理論性研究14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-17
• 1.3.1 基于視覺(jué)信息的機(jī)械手抓取橢球體的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建15-16
• 1.3.2 研究物體空間抓取穩(wěn)定性理論和接觸抓取穩(wěn)定性理論16
• 1.3.3 研究手指指面和物體的幾何特征對(duì)抓取穩(wěn)定性的影響16-17
• 1.4 技術(shù)路線(xiàn)17-19
• 2 機(jī)械手的設(shè)計(jì)19-35
• 2.1 機(jī)械臂構(gòu)型和整體設(shè)計(jì)19-26
• 2.1.1 機(jī)械手臂桿長(zhǎng)確定19-20
• 2.1.2 機(jī)械臂電機(jī)的選型與計(jì)算20-26
• 2.1.3 手臂的彎曲強(qiáng)度校核26
• 2.2 末端執(zhí)行器的研制26-33
• 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)及原理26-27
• 2.2.2 手指夾取機(jī)構(gòu)27-28
• 2.2.3 手指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)28-29
• 2.2.4 感知系統(tǒng)29-30
• 2.2.5 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)30-32
• 2.2.6 供電系統(tǒng)32-33
• 2.3 本章小結(jié)33-35
• 3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及仿真35-49
• 3.1 D-H方法描述35-36
• 3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析數(shù)學(xué)建模36-42
• 3.2.1 正向運(yùn)動(dòng)學(xué)36-38
• 3.2.2 逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)38-42
• 3.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真42-47
• 3.3.1 ADAMS軟件及模型建立42-43
• 3.3.2 ADAMS中環(huán)境變量設(shè)置43-44
• 3.3.3 仿真分析44-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 4 兩平行指機(jī)械手的抓取穩(wěn)定性理論49-59
• 4.1 空間抓取穩(wěn)定性49-55
• 4.1.1 接觸的類(lèi)型49-50
• 4.1.2 力封閉、摩擦錐和摩擦角50-51
• 4.1.3 兩手指接觸點(diǎn)力分析51-55
• 4.2 接觸抓取穩(wěn)定性55-58
• 4.2.1 接觸穩(wěn)定性條件55-58
• 4.2.2 接觸的可操作性58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 5 兩平行指機(jī)械手的穩(wěn)定性抓取實(shí)驗(yàn)59-75
• 5.1 實(shí)驗(yàn)條件59-61
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)的硬件系統(tǒng)59-61
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)材料61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程61-70
• 5.2.1 圖像采集61-62
• 5.2.2 圖像處理62-67
• 5.2.3 預(yù)測(cè)穩(wěn)定抓取區(qū)域67-68
• 5.2.4 穩(wěn)定抓取試驗(yàn)設(shè)計(jì)68-70
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析70-72
• 5.3.1 兩平面手指并行抓取結(jié)果70-72
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)分析72
• 5.4 本章小結(jié)72-75
• 6總結(jié)與展望75-77
• 6.1研究總結(jié)75
• 6.2展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 作者簡(jiǎn)歷81-83
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集83

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