基于肌电信号的机器人遥操作控制

《基于肌电信号的机器人遥操作控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ᐛぁ⺋༡ᆜփ䇰ᮽะӄ㛂⭫ؗਭⲺᵰಞӰ䚛ᬃ᧝࡬㘻ဉ੃ᗆ㢩ᇴᐛぁ亼ต᧝࡬ᐛぁṗ޻᤽ሲᮏᐾᶞ䗦ᮏᦾṗཌ᤽ሲᮏᐾ䍰⌘⏑ᡶ൞ᆜ䲘㠠ࣞौ〇ᆜфᐛぁᆜ䲘䇰ᮽᨆӚᰛᵕϮϬϭϴᒪϰᴾŝƐƐĞƌƚĂƚŝŽŶ^ƵďŵŝƚƚĞĚĨŽƌƚŚĞĞŐƌĞĞŽĨDĂƐƚĞƌĂŶĚŝĚĂƚĞ˖zĂŶďŝŶyƵ^ƵƉĞƌǀŝƐŽƌ˖WƌŽĨ͘ŚĞŶŐƵĂŶŐzĂŶŐ^ŽƵƚŚŚŝŶĂhŶŝǀĞƌƐŝƚLJŽĨdĞĐŚŶŽůŽŐLJ'ƵĂŶŐnjŚŽƵ͕ŚŝŶĂ摘要随着科学技术的发展，机器人遥操作技术不仅在工业、航天航

2、空、海洋探测、医疗服务等方面占有重要地位。传统的遥操作技术只能控制远程机械臂的位置信息，如使用键盘、手柄等外部设备，虽然操作简单，但操作者与远程的机器臂可交互性差。为增强人机遥操作的交互性，通过利用操作者手臂信息，包括关节位置信息和手臂的刚度信息来远程控制机器人，同时可提高机械臂在不同工作环境中的安全性和轨迹跟踪准确率。柔性关节机器臂由于其特有的属性，被广泛应用于工业与服务业。但是，柔性关节机器臂因其模型的非线性和惯性参数不确定等因素，在实际应用中难以建模。而且，在遥操作过程中，机器臂经常作业在未知的工

3、作环境中，会遇到各种各样的外界干扰。如何对机器臂建模，保证在遥操作中的跟踪精度，有效的抵抗外界干扰，是本文要解决的重要问题。人体手臂表面的肌电信号在一起程度可反应操作者的手臂刚度，并且表面肌电信号的采集具有非侵入性、无创性和操作简单等优点。本文通过利用操作者的手臂姿态和刚度信息为控制输入，以具有柔性关节的机械臂为平台，对系统的遥操作和抗干扰方法进行研究，主要包括：1）通过分析移动机器人在经典势场法下避障的缺点，如容易陷入局部最小值。提出了一种基于肌电信号的遥操作避障方法，能够解决当目标点、障碍物和机器人

4、运动方向在同一条直线时，移动机器人容易陷入局部最小值的问题。2）操作者的手臂关节建模，计算操作者手臂的关节角度；根据标准DH参数法，将操作者手臂的肩关节和肘关节建模为一个5自由度的链式机械臂。将可穿戴设备分别放在操作者的上臂和下臂，计算肩关节和肘关节的关节角度。3）在机器臂模型已知的基础上，干扰观测器是一种常用的补偿低频干扰的有效方法。而机器臂的作业环境经常是未知的，在高频干扰施加在机器臂时，干扰观测器不具有补偿高频干扰的功能。通过对操作者手臂表面肌电信号的分析，设计出基于肌电信号的变增益控制器，实现抵

5、抗高频干扰的功能。4）针对机器臂模型不确定问题，利用RBF神经网络进行逼近，将未知模型转换为已知模型。最后，通过实验仿真，验证了基于肌电信号的遥操作控制在抵抗机械臂外界干扰，提高轨迹跟踪的准确性。关键词：遥操作；肌电信号；干扰观测器；RBF神经网络；变增益IAbstractWiththedevelopmentoftechnology,theroboticteleoperationtechnologyplaysanim-portantroleinthefieldsofindustry,aerospace,

6、andoceanexploration,medicaloperationsandservices.Thetraditionalteleoperationtechnologycanjustcontrolthepositionoftheremoterobot,suchasusingkeyboardandhandletoteleoperatetherobotarm.Althoughtheoperationmethodissimple,theinteractivitybetweenthehumanoperato

7、randtheremoterobotispoor.Takeinaccountthearminformationofhumanoperator,includingjointanglesandthestiffnessinformation,whichcanbeusedtoimprovesthesafetyandtrajectorytrackingaccuracyofthemanipulatorindifferentworkingenvironments.Theroboticarmwithflexiblejo

8、intarewidelyusedinindustryandserviceindustriesduetoitsuniqueproperties.However,becauseofthenonlinearofthecontrolsystemandtheun-certaintyofinertialparameters,therobotarmwithflexiblejointisdifficulttobuildmodelinpracticalapp