黄学祥　时　中　宋爱国　胡天健,3

(1北京跟踪与通信技术研究所,北京100094)(2东南大学仪器科学与工程学院,南京210096)(3清华大学航天航空学院,北京100084)

基于惯性动作捕捉的主从遥操作关节空间直接控制方法

黄学祥1时中1宋爱国2胡天健1,3

(1北京跟踪与通信技术研究所,北京100094)(2东南大学仪器科学与工程学院,南京210096)(3清华大学航天航空学院,北京100084)

摘要:为了克服传统主从遥操作方法需要进行大量的正/逆运动学解算且操作复杂、不直观的缺点,利用惯性动作捕捉设备将人体手臂动作信息引入遥操作控制回路中,提出了一种基于惯性动作捕捉的主从遥操作关节空间直接控制方法．然后，提出了一种基于四元数的关节空间非奇异映射算法,用于构建虚拟手臂模型,并利用该模型直接控制远端机器人的关节空间．试验结果表明,该方法可以直接控制远端机器人的关节空间,关节空间控制误差小于0.2°;末端位置控制精度小于10 mm,与基于手控器的传统主从遥操作方法相当．因此,基于惯性动作捕捉的主从遥操作方法不仅可以对远端机器人末端位置进行精确控制,而且可以直接控制远端机器人的关节空间,提高操作者的直观性和灵活性．

关键词:主从遥操作;惯性动作捕捉;虚拟手臂模型;关节空间映射;四元数

遥操作技术利用机器人替代操作者直接完成各类操作,能够有效降低任务的成本和风险,显著提升操作能力和环境适应性[1]．主从遥操作方法[2]充……