摘要：随着机器人技术的发展,仿人机器人在多个领域展现出应用潜力和价值。针对仿人机器人,基于机器视觉进行自主抓取研究,旨在提高仿人机器人在自然环境中的抓取适应能力和动作仿人性。在机器视觉方面,硬件采用Realsense-D435深度摄像头,利用YOLO(You Only Look Once)物体检测模型实现目标物体的识别、空间定位、深度图裁切和目标点云生成,并根据目标点云与标准点云的配准算法(ICP)获取物体的姿态,通过D-H法对机器人头部进行建模,将物体的位置和姿态由相机坐标系转换为机器人坐标系。在运动规划上,参照人手臂的抓取规律,将抓取过程分为9个基础动作:初始位、移动至预抓取位、抓取物体、提起物体、搬运物体、移动至放置位、放置物体、退出位和回到初始位,针对不同物体确定对应抓取姿态,以提高抓取成功率,根据视觉获取的抓取点和放置点,自主计算余下的关键点,并以空间弧形作为抓取轨迹,通过Matlab仿真,验证抓取过程机械臂末端运动轨迹和关节轨迹的合理性。最后进行物体抓取实验,结果表明,仿人机器人在自然环境中能够快速准确地识别和定位不同物体,并能成功进行抓取和搬运,成功率均在80%以上,并且能够兼顾动作的仿人性,验证了所提出方案的有效性。本研究可促进仿人机器人在人类日常生活中的应用和普及。

摘要：针对仿人双臂机器人自由度多、操作操控困难问题,基于Unity3D引擎和Android Studio,设计和实现机器人虚拟仿真控制系统。首先将双臂机器人三维CAD模型导入Unity3D,搭建机器人的虚拟场景。对于机器人的虚拟仿真,正向运动学采用父子关系进行约束和联动,逆向运动学利用Final IK实现,配置关键关节及其权重,设置旋转限制。采用蓝牙进行无线实时通信,在Android Studio中编写库文件和调用接口,实现Unity3D对安卓端蓝牙的调用,完成移动端的数据发送;对于接收端,采用BLE蓝牙模块对数据进行接收和解析,以便获得正确数据驱动机器人运动。最后使用Unity3D中的UGUI实现交互界面,利用其Button组件灵活设计交互流程和调用响应事件。实验结果显示,仿真控制系统可以实现实时无线通信,并能进行多种操控模式,可视化的界面为使用者带来良好的人机交互体验。基于虚拟仿真的控制界面,能够降低用户的操作门槛,促进仿人双臂机器人在娱乐、服务和生活领域的普及应用。

摘要：针对自主研发的仿人双臂机器人,研究基于Leap Motion的控制方式,实现自然手势对机械臂仿人实时控制。首先利用Leap Motion手势控制器采集手部信息数据,定义三种触发手势,对数据进行滤波削抖后,通过坐标变换,转化为机器人末端的位姿。然后通过机器人运动学逆解,对臂形角进行优化,得到机械臂各个关节所需角度,实时发送给机器人完成相应的动作。最后进行了抓取实验,结果显示,大多数受试者经过基本的训练后就可以成功地完成指定任务,表明所提出的自然手势控制是一种直观可行的人机交互方式。

摘要：基于自主搭建的Delta并联机器人,深入研究其拖动示教以及示教再现过程,以降低其控制难度,提高并联机器人实用性和协作性。对Delta机器人进行运动学建模和动力学建模,然后进行无外部传感器机器人的拖动示教实验,并在对各关节轨迹优化后进行运动再现。结果表明:通过该方法,操作人员能够便捷地对并联机器人进行拖动示教,实现机器人的快速部署。

摘要：针对自主搭建的3D打印仿人机械双臂,在运动学建模的基础上进行仿人运动实验及拖动示教实验。首先根据人臂结构,确定了机械臂构型为非偏置球肩关节和球腕关节。定义坐标系得到其D-H参数,建立运动学约束方程。以臂形角为冗余自由度,推导出了机械臂运动学逆解的解析表达式。然后搭建实验平台,给定人双臂末端轨迹,以手腕舒适度和势能最小为优化目标,采用就近搜索法确定最优臂形角,求得各关节所需角度。最后进行了双臂拖动示教实验,研究结果表明所设计的机械双臂不仅外形仿人,在运动学层面也高度拟人,拖动示教是一种自然高效的人机交互方式。

摘要：人机协同操作是机器人研究的热点。基于自主搭建的用于人机协同操作的小型Delta并联机器人,对其进行了系统地理论建模及抓取实验研究。建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正逆解方程,并在此基础上利用虚功原理建立系统的简化动力学模型。在工作空间内对末端进行抓取轨迹规划。为检验系统的可行性,搭建实验系统进行抓取实验研究,实验结果表明了该小型Delta机器人系统的可行性,为后续人机协同操作奠定理论和硬件基础。

摘要：运动副间隙不可避免的存在于机械系统中,且随着摩擦磨损其尺寸不断变大,导致系统运动学和动力学性能的渐变恶化。基于三维建模软件SolidWorks和虚拟仿真软件ADAMS,建立含运动副间隙的平面机构模型,进行动力学仿真。并且考虑运动副处的摩擦磨损,对ADAMS仿真数据进行后处理,通过Matlab离线计算运动副磨损量,得到时变的运动副间隙尺寸。将磨损后的运动副尺寸更新到ADAMS模型仿真,进而得到机构运动精度的渐变过程。结果表明,运动副磨损区域非均匀分布,机构运动精度及动态性能随运行时间逐渐恶化。

摘要：以平面2自由度5R并联机构为研究对象,考虑运动副间隙,完成了动力学建模及分析。首先建立系统几何约束、速度和加速度约束方程,并对含间隙运动副进行详细的几何描述和力学描述。采用牛顿-欧拉方法建立了系统的动力学方程。采用Baumgart稳定算法求解系统运动方程组。针对具体的操作任务对机构末端运动轨迹进行了规划。分析结果表明,理想5R机构能够很好完成快速操作任务,而运动副间隙的存在降低了机构的运动精度和动态性能。

摘要：Delta并联机器人被广泛应用于生产线上产品的分拣和包装,末端轨迹规划的合理与否直接影响到系统的性能表现,关键是在满足约束条件的情况下,保证位置、速度、加速度的平滑过渡。基于自主搭建的小型Delta并联机器人,进行轨迹规划仿真及误差分析。首先建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正、逆解,绘出机构末端的工作空间,并进行末端的轨迹规划,选择产品分拣时典型的"门"字型轨迹,采用五次多项式时间函数,求解出输入端所需的角度、角速度和角加速度。最后考虑球铰处运动副间隙,采用等效杆长法,通过运动学正解求解出末端的运动误差。仿真结果表明,五次多项式可以用于末端轨迹的规划,间隙的存在降低了末端轨迹的运动精度。