基于数据手套的仿人机械手控制系统

《基于数据手套的仿人机械手控制系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign2009，30(7)1707·人工智能·基于数据手套的仿人机械手控制系统韦婷，肖南峰(华南理工大学计算机科学与工程学院，广东广州510006)摘要：为了以自然、直观的方式控制仿人机械手，提高仿人机械手的操作性能，设计和实现了基于数据手套的仿人机械手控制系统。提出了从14一传感器数据手套到仿真虚拟手和五指型仿人机械手的关节角度映射方案。设计了实时仿真控制和在线控制两类控制模式，提出的借助仿真虚拟手可及时展示控制效果，解决了在线控制仿人机械手时运动时延带来的控制不直观的问题

2、．实验结果证明了基于数据手套的仿人机械手控制系统的正确性和实用性。关键词：数据手套；仿人机械手；实时仿真；在线控制；控制系统中图法分类号：TP242．6文献标识码：A文章编号：1000-7024(2009)07．1707．05ControlsystemofdexteroushandbasedondatagloveWEITing，XIAONan-feng(CollegeofComputerScienceandEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510006，China)Abstr

3、act：InordertOcontroladexteroushandnaturallyandintuitively,andimprovetheoperatingperformanceofadexteroushand,adataglove—baseddexteroushandcontrolsystemisdesignedandimplemented．Amappingmethodofjoimanglesfromadataglovewith14-sensorstoavirtualhandandadexteroushandwithfivefingersis

4、proposed．Inaddition,twokindsofcontrolmodesaredesigned,includingreal·timeemulationcontrolandon-linecontr01．Invirtueofthevirtualhand,thecontroleffectofthedexteroushandisshowedintime，solvingtheproblemsaboutnotintuitivecontrolbroughtfrommotionaldelaywhenon-linecontrollingthedexter

5、oushand．Finally,theexperimentalresultsprovecorrectnessandpracticalityofthecontrolsystem．Keywords：dataglove；dexteroushand；real·-timesimulation；on·-linecontrol；controlsystemO引言随着机器人应用领域的不断扩展，机器人作业的任务和环境的复杂性不断增加，仿人机械手作为机器人末端操作器，具有多自由度、多指协调、灵活性强的特点，因此能满足更灵巧以及精细的任务的要求。仿人机械手是一个复杂的机器

6、人系统，若采用传统的操作者向挖制器输入指令的控制模式，很难实现实时性和较好的交互性。采用数据手套作为输入，不仅能灵活的控制仿人机械手，而且具有自然、直观、实时性强的优点，是提高仿人机械手操作性能和作业水平的有效途径。目前，在国外，有使用数据手套作为输入设备，对机械手抓取操作控制等的研究“～，也有对手势识别的研究o’。在国内，也有学者对相关方面的研究“‘，然而，许多都是控制虚拟手的操作，或者以静止的几种手势指示机器臂的运动。本文提出使用数据手套作为输入设备，映射为机械手运动信息后，在虚拟环境中实时控制仿真虚拟手的运动，以及以在线控制的方式，最直观的控

7、制仿人机械手的运动，其中包括直接控制和手势识别控制。同时，借助仿真虚拟手可以实时反映人手动作，及时展示运动效果，解决了仿人机械手的电机运动速度比人手运动速度慢而造成时延带来的控制效果不直观的问题。l系统构架图1展示了整个控制系统的基本构架。该系统主要由3大部分组成：数据手套输入、仿真虚拟手以及仿人机械手。操作者戴上数据手套做各种动作，数据手套各关节传感器的信息作为控制信号，输入到计算机系统的控制软件。控制软件把数据手套的输入信号映射为人手手指的各个关节的角度信息，并以此作为控制参数，控制仿真虚拟手和仿人机械手的运动。操作者反馈图l系统构架收稿日期：

8、2008．07．17；修订日期：2008-09．22。基金项目：国家自然科学基金与中国民用航空总局联合基金项目(60776