仿人多指靈巧手及其操作控制

《21世紀先進制造技術叢書》序
前言
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 多指靈巧手的代表性成果
1.3 多指靈巧手的發(fā)展趨勢
1.4 多指抓取模型及抓取規(guī)劃
1.4.1 抓取靜力學
1.4.2 抓取約束和特性
1.4.3 抓取規(guī)劃
1.5 多指手控制綜述
1.5.1 手指的控制
1.5.2 多指控制
1.6 小結
參考文獻
第2章 仿人多指手的機電一體化設計
2.1 HIT/DLR Ⅰ手概況
2.2 機構和驅動系統(tǒng)的集成化設計
2.2.1 基關節(jié)單元
2.2.2 手指單元
2.3 傳感系統(tǒng)的設計
2.3.1 關節(jié)力矩傳感器
2.3.2 電機位置傳感器
2.3.3 關節(jié)位置傳感器
2.3.4 六維指尖力/力矩傳感器
2.3.5 溫度傳感器
2.4 電氣系統(tǒng)的集成化設計
2.5 控制系統(tǒng)硬件的設計
2.5.1 微處理器系統(tǒng)
2.5.2 高速串行通信系統(tǒng)
2.6 控制系統(tǒng)軟件的設計
2.7 HIT/DLR Ⅰ手的外觀設計
2.7.1 外包裝設計
2.7.2 機構的優(yōu)化設計
2.8 手腕的設計
2.9 HIT/DLRⅡ手的機電一體化設計
2.9.1 HIT/DLRⅡ五指手概述
2.9.2 HIT/DLRⅡ手的機構和驅動
2.9.3 HIT/DLRⅡ手的控制系統(tǒng)硬件
2.9.4 手掌構形的擬人化設計
2.10 小結
參考文獻
第3章 仿人多指手的傳感技術
3.1 機器人的外部傳感
3.1.1 視覺傳感器
3.1.2 測距傳感器
3.1.3 接近覺傳感器
3.1.4 觸覺傳感器
3.1.5 力/力矩傳感器
3.2 機器人的內部傳感
3.2.1 規(guī)定位置的檢測
3.2.2 位置感知
3.2.3 速度和角速度的檢測
3.2.4 加速度的檢測
3.3 HIT/DLR手的關節(jié)位置和速度檢測
3.3.1 原理
3.3.2 電機位置和速度的計算
3.3.3 關節(jié)位置的檢測
3.4 微型五維指尖力/力矩傳感器
3.4.1 多維力傳感器研究概述
3.4.2 微型五維力傳感器的彈性體設計
3.4.3 微型五維力傳感器的信號處理電路
3.5 基于MEMS的微型六維指尖力/力矩傳感器
3.5.1 全平面的彈性體結構
3.5.2 基于MEMS的薄膜電阻應變計
3.5.3 基于DSP的傳感器信號處理電路和微處理器電路
3.6 微型六維力/力矩傳感器的靜態(tài)解耦
3.6.1 基于最小二乘的靜態(tài)解耦
3.6.2 基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ANN)的靜態(tài)解耦
3.6.3靜態(tài)解耦實驗
3.7 指尖觸覺傳感器
3.7.1 壓阻式觸覺傳感器的原理
3.7.2 觸覺傳感器的本體結構設計
3.8 小結
參考文獻
第4章 仿人多指手的驅動技術
4.1 機器人靈巧手驅動技術概述
4.1.1 驅動器
4.1.2 傳動系統(tǒng)
4.2 微型直線驅動器
4.2.1 直線驅動技術概況
4.2.2 微型直線驅動器的原理利組成
4.2.3 微型直線驅動器的電路
4.2.4 微型直線驅動器的數(shù)學模型
4.2.5 微型直線驅動器的滑模位置控制器設計
4.2.6 微型直線驅動器的位置控制
4.3 HIT/DLRⅡ手的內置式驅動系統(tǒng)
4.3.1 基于DSP/FPGA的驅動控制電路
4.3.2 相電流檢測電路
4.3.3 電源系統(tǒng)
4.4 小結
參考文獻
第5章 仿人多指手的運動學和動力學
5.1 手指運動學
5.1.1 位置運動學
5.1.2 微分運動學
5.2 手指靜力學
5.3 多指操作運動學
5.3.1 物體運動學
5.3.2 手掌運動學
5.3.3 接觸運動學
5.3.4 通用形式的多指操作運動學
5.4 平面抓取時多指操作運動學的計算實例
5.4.1 虛擬指節(jié)
5.4.2 封閉的運動鏈
5.4.3 運動學計算
5.5 手指動力學
5.5.1 應用迭代的Newton-Euler算法求解手指連桿動力學
5.5.2 腱傳動系統(tǒng)的動力學
5.5.3 基關節(jié)動力學
5.5.4 手指動力學方程
5.6 小結
參考文獻
第6章 仿人多指手的抓取規(guī)劃
6.1 抓取模型的數(shù)學描述
6.1.1 最佳抓取平面
6.1.2 抓取模型的構建
6.2 E-ANFIS模型的框架及建模
6.2.1 自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)
6.2.2 前件專家系統(tǒng)結構及知識表示形式
6.2.3 E-ANFIS模型的結構
6.3 基于E-ANFIS的抓取模型的構建
6.4 一種四指力封閉抓取算法
6.4.1 力封閉算法的通用性證明
6.4.2 力封閉算法的描述
6.5 多指手的抓取規(guī)劃實驗
6.5.1 E-ANFIS模型的訓練
6.5.2 靈巧手抓取操作的流程
6.5.3 模型重構實驗及結果
6.5.4 四指力封閉算法的實驗結果
6.6 小結
參考文獻
第7章 多指抓取的力規(guī)劃和控制系統(tǒng)結構
7.1 多指抓取力規(guī)劃概述
7.2 基于線性約束梯度流的多指力優(yōu)化算法
7.3 改進的線性約束梯度流力優(yōu)化算法
7.3.1 理論依據(jù)
7.3.2 改進的線性約束梯度流算法
7.3.3 初值的給定方法
7.4 抓取力優(yōu)化的計算實例
7.5 靈巧操作控制系統(tǒng)
7.5.1 多指手控制結構綜述
7.5.2 模塊化的靈巧操作控制系統(tǒng)
7.5.3 模塊化的靈巧操作控制系統(tǒng)的組成
7.6 自主抓取策略
7.6.1 時間驅動的自主抓取策略
7.6.2 時間-事件混合驅動的自主抓取策略
7.7 柔順運動規(guī)劃器
7.7.1 混合外力控制
7.7.2 混合外力控制器的設計
7.7.3 混合外力控制器的性能分析和改進
7.7.4 混合外力控制器的仿真
7.8 小結
參考文獻
第8章 仿人多指手的手指控制
8.1 HIT/DLR手的空間變換
8.2 關節(jié)位置控制
8.2.1 摩擦力及其補償
8.2.2 具有摩擦力補償?shù)年P節(jié)位置PID控制算法
8.2.3 關節(jié)位置控制系統(tǒng)
8.2.4 關節(jié)位置控制實驗
8.3 關節(jié)的沖擊控制和力矩控制
8.3.1 沖擊控制和力控制方法的綜述
8.3.2 基于事件的并行位置/力矩控制
8.4 關節(jié)的阻抗控制
8.4.1 基于位置的關節(jié)阻抗控制系統(tǒng)及實驗
8.4.2 目標阻尼對阻抗控制系統(tǒng)過渡過程的影響
8.5 手指的笛卡兒位置控制
8.6 手指的笛卡兒阻抗控制
8.6.1 坐標變換
8.6.2 手指的笛卡兒阻抗控制算法
8.6.3 手指的笛卡兒阻抗控制實驗
8.7 小結
參考文獻
第9章 仿人多指手的遙操作
9.1 多指手遙操作技術概述
9.1.1 臨場感遙操作技術
9.1.2 時延遙操作技術
9.2 具有臨場感的多指手遙操作
9.2.1 臨場感多指手遙操作系統(tǒng)的體系結構
9.2.2 具有臨場感的多指手遙操作系統(tǒng)設計
9.2.3 臨場感多指手遙操作實驗
9.3 基于虛擬現(xiàn)實的時延遙操作
9.3.1 基于虛擬現(xiàn)實的時延遙操作概況
9.3.2 基于虛擬現(xiàn)實的時延遙操作系統(tǒng)設計
9.3.3 基于虛擬現(xiàn)實的時延遙操作實驗
9.4 小結
參考文獻