基于觸覺(jué)傳感器的仿人假手抓取控制研究.pdf

1、仿人假手作為殘疾人重獲人手功能的重要工具，對(duì)其進(jìn)行研究具有重大意義。本文結(jié)合國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“操作感知一體化靈巧假肢設(shè)計(jì)制造與性能評(píng)估”（課題編號(hào)：2011CB013306），在HITV仿人假手平臺(tái)上，以更好的復(fù)現(xiàn)人手功能為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了仿人假手控制系統(tǒng)，并對(duì)單指阻抗控制和多指穩(wěn)定抓取進(jìn)行了研究。
　　仿人假手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為其擬人化提供了基本的運(yùn)動(dòng)能力，但如何使其完成擬人化的動(dòng)作，關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2、本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的模塊化、集成化的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由十個(gè)獨(dú)立模塊組成，主控芯片模塊作為控制核心，生成控制算法，并與各模塊間通訊，手指控制模塊可實(shí)現(xiàn)自算自控，獨(dú)立性強(qiáng)，并集成位置、力矩、觸覺(jué)等多種傳感器，肌電信號(hào)采集模塊和電刺激模塊提供了與人體的雙向信息交換通道，使其更具人性化。各模塊電路小型化，采用軟硬板結(jié)合設(shè)計(jì)，完成了在假手內(nèi)部的集成。
　　人手在抓取物體過(guò)程中，對(duì)抓取位置和抓取力都可以進(jìn)行自如的控制。為了使仿人假

3、手具有一定位置與力控制能力，本文研究了單手指的阻抗控制算法，并利用觸覺(jué)傳感器和關(guān)節(jié)力矩傳感器分別進(jìn)行阻抗控制實(shí)驗(yàn)，比較了兩種傳感器對(duì)單指控制性能的影響。同時(shí)，還在阻抗控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)自適應(yīng)算法引入?yún)⒖剂?，?shí)現(xiàn)了阻抗控制對(duì)力跟蹤的能力。對(duì)阻抗力跟蹤控制策略進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了其力跟蹤效果。
　　當(dāng)人手進(jìn)行未知物體抓取時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整抓取位姿和抓取力來(lái)平衡由于外部環(huán)境或物體重力變化造成的擾動(dòng)，從而保證物體處于穩(wěn)定狀態(tài)。為了使仿人假手可以