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多关节灵巧手混合遥操作控制系统

2016-01-19宋小瑛肖金凤傅舰艇

自动化与仪表 2016年3期

宋小瑛 ,肖金凤 ,傅舰艇 ,李 耀

(1.南华大学 电气工程学院,衡阳 421001;2.中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 400714)

多关节灵巧手主从遥操作控制的控制策略是决定灵巧手抓持精度的关键因素。要实现高精度遥操作控制,需解决2个关键问题:一是主操作端运动检测,如何获得精确人手运动信息 (关节角度等),这是灵巧手主从遥操作控制的核心问题[1];二是高精度映射方法的选取。对问题一,数据手套因具有佩戴方便、安全、灵活性强、受环境干扰小、识别率高、实时性强等优势,成为人手运动信息检测的最佳和最常用设备[2]。对问题二,大量学者开展了相关研究,提出了关节空间映射方法、指尖位置映射方法、基于特征点集的灵巧手主从映射、基于虚拟手指的直角空间指尖运动映射方法等[3-5]。但研究表明,现有的主从遥操作控制方式,控制精度并不理想[6-9]。

本文采用Cyber Glove II无线数据手套和压敏电阻器作为主操作端信息检测的硬件平台,以自主设计的多关节灵巧手为研究对象进行主从遥操作控制系统研究,实验发现:1)灵巧手和物体间的作用力小于或等于0.28 N时,采用数据手套控制,精度较高;2)当灵巧手和物体间的作用力大于0.28 N时,仍采用数据手套控制,精度很低,而利用压力控制灵巧手的角度运动,精度提高。

本设计提出一种基于关节角度映射和指尖压力控制相结合的混合控制方式,成功实现多关节灵巧手遥操作控制,实验表明该混合控制方法具有控制精度高、响应快等优点。……

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