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自动化学报 2000年第1期26卷 7-15页

作者：管贻生何永强张启先北京航空航天大学机器人研究所北京100083

灵巧操作是多指手操作的一个重要方面,探讨实现这种操作的纯滚动方法.首先利用纯滚动的非完整特性,进行非完整运动的最优路径规划,然后根据规划结果应用多指手操作运动学方程确定手指的运动.为多指手灵巧操作的实现提供了一条途径.

关键词：多指手运动学灵巧操作非完整运动规划机器人

基于轴不变量的空间机械臂多臂协同灵巧操作控制策略研究

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空间控制技术与应用 2022年第3期48卷 78-83页

作者：王海明曾鸿于兆吉罗鹰居鹤华韩建斌张玉梅王玉超航天东方红卫星有限公司北京100094 南京航空航天大学南京210016

面向未来航天器在轨组装与维修等需求,针对空间大型航天器,设计了一套多航天器多臂协同操作系统.在此基础上,开展了基于轴不变量机械臂动力学模型研究,并设计了模糊变结构控制器,为多臂协同操作提供了控制策略.在对机械臂原理样机的工程... 详细信息

面向未来航天器在轨组装与维修等需求,针对空间大型航天器,设计了一套多航天器多臂协同操作系统.在此基础上,开展了基于轴不变量机械臂动力学模型研究,并设计了模糊变结构控制器,为多臂协同操作提供了控制策略.在对机械臂原理样机的工程D-H参数进行测量后,导入开发的多体动力学仿真系统中,对多臂协同操作过程开展了动力学仿真与测试,从而验证了多航天器多臂协同操作系统的可行性,为未来的在轨组装与维修任务奠定了技术基础.

关键词：在轨组装空间机械臂多臂协同灵巧操作控制策略

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面向灵巧操作的视觉目标识别

智能系统学报 2015年第1期10卷 37-42页

作者：雷丽充刘华平孙富春高蒙张军惺中铁十七局集团有限公司勘察设计院山西太原030032 清华大学计算机科学与技术系智能技术与系统国家重点实验室北京100084 石家庄铁道大学河北石家庄050043

为了能够实现灵巧手对目标物体进行精准操作,研究了一种利用Kinect检测出目标物体,在帧差法的基础上对获取的深度进行背景相减,获取出目标物体的运动点,在此基础上利用获取的目标物体的特征采用T-S模糊逻辑判断出目标物体的方法,以BH8-... 详细信息

为了能够实现灵巧手对目标物体进行精准操作,研究了一种利用Kinect检测出目标物体,在帧差法的基础上对获取的深度进行背景相减,获取出目标物体的运动点,在此基础上利用获取的目标物体的特征采用T-S模糊逻辑判断出目标物体的方法,以BH8-280对目标物体进行抓取实验为例,在实验中,Kinect在帧差法的基础上检测出目标物体的位姿,大小,形状,以此为基础建立起T-S模糊逻辑系统,判断出目标物体的属性和类别,通过实验结果进一步说明了利用本文研究的方法显著地提高了判断物体的准确率和效率,为灵巧手的精细控制抓取奠定了基础。

关键词： Kinect 视觉背景相减法帧差法 T-S模糊逻辑目标识别精细控制灵巧操作

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欠驱动机械手的灵巧操作控制方法研究

欠驱动机械手的灵巧操作控制方法研究

作者：鲁靖文湖南大学

学位级别：硕士

灵巧的机械手在工业生产线中的机械电子装配,物流仓储中的搬运、包装,军事领域中的扫雷、拆除炸弹等人类难以到达的特殊极端环境下的灵巧作业都有极大的意义与应用价值。机械手分类下的欠驱动机械手具有机构重量轻,易于集成和模块化设计... 详细信息

灵巧的机械手在工业生产线中的机械电子装配,物流仓储中的搬运、包装,军事领域中的扫雷、拆除炸弹等人类难以到达的特殊极端环境下的灵巧作业都有极大的意义与应用价值。机械手分类下的欠驱动机械手具有机构重量轻,易于集成和模块化设计,可以有效自适应抓取的特点。实现欠驱动机械手的操作能力可为机器人臂手系统带来更好的精度、效率和运动冗余度。本文主要研究工作如下:（1）首先对手指接触模型进行分析,给出接触条件下物体位姿与机械手关节的速度与力的约束条件,并建立机械手手指操作物体运动时的动力学方程。（2）结合欠驱动机械手灵巧操作的特点,对物体与机械手手指的动力学方程进行简化,设计一种不基于机械手模型的控制器,并根据李雅普诺夫判据对系统的稳定性和误差进行分析。（3）对机械手抓取的可操作性进行分析,确定机械手稳定抓取条件下的操作域。通过设计优化指标,进一步优化机械手的可操作域。（4）完成自主研发的新型欠驱动机械手的底层控制系统整体设计,包括硬件驱动电路设计以及嵌入式软件设计,实现了机械手多传感器融合并重点研制开发一种指尖触觉传感器。（5）针对新型欠驱动机械手的手指机构特点进行分析,并完成两指平面灵巧操作实验。结果表明机械手可以控制物体跟踪期望轨迹,实现平面三自由度灵巧操作。

关键词：机械手控制灵巧操作欠驱动控制触觉传感器设计

基于深度强化学习的机器人灵巧操作高效算法研究

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基于深度强化学习的机器人灵巧操作高效算法研究

作者：雷贺钧广东工业大学

学位级别：硕士

机器人的灵巧操控是机器人领域和控制领域的前沿交叉研究方向,是使机器人具备通用性、走向人类生活的必备前提。然而,由于灵巧操控问题具有非结构性、高度复杂性等特点,传统的控制理论难以有效发挥作用。近年来,深度强化学习技术在各个... 详细信息

机器人的灵巧操控是机器人领域和控制领域的前沿交叉研究方向,是使机器人具备通用性、走向人类生活的必备前提。然而,由于灵巧操控问题具有非结构性、高度复杂性等特点,传统的控制理论难以有效发挥作用。近年来,深度强化学习技术在各个领域不断取得新突破,在灵巧操控问题上也已经取得了一定的成功,但其学习速度、样本效率等方面仍旧水平低下。鉴于此,本文基于深度强化学习技术开展了机器人灵巧操控问题的研究,目的在于提高机器人灵巧操作的学习效率。本文的研究内容包括以下两个方面:首先,从数据增强方向展开研究。作为一种简单且有效的数据增强算法,不变性变换经验回放算法（ITER）通过万花筒式经验回放法（KER）和目标增强式经验回放法（GER）极大地提高了机器人的学习效率。本文深入分析了KER和GER的不足,并分别提出了高效对称经验回放法（KER-I、KER-II）和全面奖励经验回放法（GER-?）,最后进一步形成了高效对称与全面奖励的数据增强算法（ITER-EC）。其次,从算法结构方向展开研究。基于模型的强化学习算法通常效率较高,但在稀疏奖励任务中难以有效学习,而无模型的强化学习算法可以在稀疏奖励任务中取得学习进展,但通常效率低下。结合两者的优点,本文提出了基于Q值的规划算法框架（Plan Q）,并基于该框架设计了两种子算法Plan Q（PDDM）和Plan Q（DDPG）。实验表明,在数据增强方向,本文所提的ITER-EC算法与原算法ITER相比,在具有障碍物的复杂任务中,收敛速度提升了约4倍;在算法结构方向,所提子算法Plan Q（PDDM）相对于原算法PDDM,以及所提子算法Plan Q（DDPG）相对于原算法DDPG,在学习效率上均得到不同程度的提高,即成功率达到90%时的学习速度提高了2～4倍,而且获得了更高的任务成功率。整体上,本文在数据增强和算法结构两个方向上提出的算法,均能够有效地提高机器人的学习效率。ITER-EC算法尽管思想简单,但能够高效地增强样本数据,从而提升机器人灵巧操作的学习效率;而Plan Q算法框架则是将基于模型的算法和无模型的算法两者的优势巧妙地结合,使机器人能够在稀疏奖励的灵巧操作任务中快速收敛。

关键词：灵巧操作深度强化学习样本效率数据增强动作规划

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面向灵巧操作的主动感知与技能学习

机器人产业 2019年第5期 56-61页

作者：孙富春清华大学清华大学人工智能研究院智能机器人研究中心

如今,在人们日常生活的多个场景中都可以窥见机器人的身影,人们希望它能够像人类一样完成更为灵巧的操作。在2019世界机器人大会上,清华大学教授、清华大学人工智能研究院智能机器人研究中心主任孙富春,从专业角度分析了机器人灵巧操作... 详细信息

如今,在人们日常生活的多个场景中都可以窥见机器人的身影,人们希望它能够像人类一样完成更为灵巧的操作。在2019世界机器人大会上,清华大学教授、清华大学人工智能研究院智能机器人研究中心主任孙富春,从专业角度分析了机器人灵巧操作过程中所需要的主动感知与技能学习。

关键词：灵巧操作技能学习感知智能机器人清华大学人工智能操作过程角度分析

如何实现机器人灵巧操作的主动感知与技能学习?

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高科技与产业化 2019年第10期25卷 46-49页

作者：尹力不详

作为国内顶尖学府之一,清华大学是我国最早开展智能机器人研究的单位之一。早在1985年该校就成立了智能机器人实验室,1990年智能技术与系统国家重点实验室又在此成立。

关键词：智能机器人主动感知国家重点实验室智能技术灵巧操作技能学习清华大学

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机器人手灵巧操作中变接触点的几何求解方法

传感器与微系统 2018年第2期37卷 29-31,35页

作者：王耀飞赵京东哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

灵巧手操作中的接触状态和接触点检测对应操作尤为重要,传统研究中,多采用分布式触觉压力传感器直接测量接触点和接触力,但其精度受触觉传感器单元分布密度影响较大,而将操作中接触点简化为固定接触点则会引入较大误差。本文分析了固定... 详细信息

灵巧手操作中的接触状态和接触点检测对应操作尤为重要,传统研究中,多采用分布式触觉压力传感器直接测量接触点和接触力,但其精度受触觉传感器单元分布密度影响较大,而将操作中接触点简化为固定接触点则会引入较大误差。本文分析了固定接触点模型的不足,分析了接触面轮廓曲线,以刚性接触为接触模型,从几何角度提出了一种不同位姿下灵巧手与被操作对象的变接触点的求解算法,实现不借用触觉传感器确定接触点,并通过MATLAB求解出一特定操作中接触点的变化规律。

关键词：灵巧手灵巧操作固定接触点变接触点轮廓曲线

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灵巧手操作的重构规划

机器人 2004年第5期26卷 439-443页

作者：杨洋北京航空航天大学机械工程与自动化学院北京100083

根据人类利用滑动或滚动方式进行灵巧操作的几种模式 ,在多指灵巧手—物体的抓持系统中 ,把实现这些灵巧操作模式的规划问题作为一个位形空间的重构问题进行全局和局部级的操作规划 ,开发了实现灵巧操作的规划算法 .仿真结果表明了方法... 详细信息

根据人类利用滑动或滚动方式进行灵巧操作的几种模式 ,在多指灵巧手—物体的抓持系统中 ,把实现这些灵巧操作模式的规划问题作为一个位形空间的重构问题进行全局和局部级的操作规划 ,开发了实现灵巧操作的规划算法 .仿真结果表明了方法的有效性和正确性 .

关键词：灵巧操作多指手操作规划位形重构

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空间机器人在轨操作用多指灵巧末端研究

载人航天 2024年第6期30卷 746-752页

作者：赵志军张文明胡成威张晓东王耀兵空间智能机器人系统技术与应用北京市重点实验室北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

空间机器人在轨操作涉及抓握、旋拧、插拔、移动、对接等精细动作,这对末端灵巧操控性能提出极高要求,如自由灵活、多状态感知、轻便可靠等。基于仿形思想,开展了五指灵巧末端研究,采用腱驱动连杆耦合方式,拇指、食指、中指各有3个自由... 详细信息

空间机器人在轨操作涉及抓握、旋拧、插拔、移动、对接等精细动作,这对末端灵巧操控性能提出极高要求,如自由灵活、多状态感知、轻便可靠等。基于仿形思想,开展了五指灵巧末端研究,采用腱驱动连杆耦合方式,拇指、食指、中指各有3个自由度,无名指、小指、腕部各有2个自由度,手指内部集成六维力/力矩、腱拉力、指节位置等传感器,驱动机构后置于手臂位置;此外,开展了三指灵巧末端研究,3个手指结构相同且各有1个自由度,其中2个手指可根据目标形状调整相对位姿;采用力/位混合等控制策略对末端的抓取及操作能力进行了试验测试。试验结果表明:2种末端可对多种形状及不规则物体进行可靠抓取及操作。

关键词：在轨操作灵巧操作灵巧末端多指空间机器人

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