HIT机器人灵巧手手指及其阻抗控制的研究.pdfVIP

维普资讯 HIT机器人灵巧手手指及其阻抗控制的研究 口 刘义军 口 刘伊威 1．黑龙江省双城市变压器有限责任公司 双城 150100 2．哈尔滨工业大学机器人研究所 哈尔滨 150001 摘 要：手指对接触环境具有柔顺性是实现多指灵巧操作的关键，阻抗控制是实现机器人柔顺控制的主要方法之 一 针对 HIT灵巧手手指 ，阐述 了其 力／力矩传感器的设计 ，包括指尖六雏力 ／力矩传 感器和2个关节力矩传感器。利用指尖 。 六维力 ／力矩传感器作为力反馈 ，实现 了笛卡尔空间的阻抗控制。 关键词：HIT灵巧手 力 ／力矩传感器 阻抗控制 中图分类号：TP241．3 文献标识码 ：A 文章编号：1000—4998(2008)07—0005—04 Abstract：Thefingerwithflexibilityintouchingisakeyfactorinmulti—fingerdexterousmanipulation．Theresistancecontrol isoneofthemainmethodstorealizetherobotflexiblecontro1．BasedonthefingersofHI-Idexterousrobothand，designoftheir force／torquesensorsisdescribed，includingafingertip6Dforce／torquesensorandtwoarticulationtorquesensors．W iththefinger tip6Dforce／torquesensoractingasforcefeedback，theresistancecontrolinCartesianspaceisimplemented． KeyW ords：HITDexterousRobotHand Force／torqueSensor ResistanceControl HIT灵 巧 手 是 哈 尔滨 工 业 大学 (HIT)与德 国宇航 中心 (DLR)，基于 DLRIt和 DLRIIt1，合作研制 的仿 人 灵 巧_T_I351．如 图1所 示 ，有 4个相 同结 构 的手 指 ，共 具有 13个 自由度 ，每 个 手指 具有4个 关节 、3个 自由度 ， 拇指有一个相对手 掌张开 ／闭合 的 自由度 。手指采用 商业 化 的直流 无刷 电机 驱 动 ，行 星齿 轮减速 器 、谐 波 减 速器 以及伞齿轮等传动 ，手指具有很好 的刚度 。具有位 置 、力 ／力矩 等 多种 感 知 功 能 ，为其 完 成 复杂 、精 细 作 业 提供 了条 件 。电气 系统基 于 DSP／FPGA等 数字 器 件 实现 了高速 串行通讯 和 实 时控制 。在 系统 的外观 、可靠 性及 软件操 作 控制等 方 面 ，具备 商 品化产 品 的品质 。 多指 手 在对 目标 物体 进 行抓 取操 作 时 ，一 方 面 为 实现物体 的期望运动进 行各Y--指 的位置控制 ；另一方 面 ，抓取 的一个重要特征是各手指与物体 间存在作用 力 。位置控 制是 实施力控 制 的前提 ，而力控制 则是 实现 稳定抓取操作 的保证 ，如何控制 多指手与物体 间的接 触力 ，实现稳 定抓取是 多指操 作研 究重 要 的 内容之 一 。 为 了解 决 多指 手抓取操 作 中对 任意作用 力 的柔 性 要求 与位 置 控制 及 机构 刚度 要求 之 间 的矛 盾 ，使 多指 手 对 力 ／力矩传感器 、手指一维力矩 传感器 以及基关节二 接触 环境 具有 柔顺 性 是 实现 多指 灵巧操 作 的关键 。阻 维力矩传感器等 。各传感器 的布置及弹性体结构如 图2 抗控 制是 实 现 机 器人 柔顺 控 制 的主要 方 法 之一 ，本 文 所示 。指尖力 ／力矩传感器布置于手指末端 ，直接感知 利 用六 维