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直观
控制
节制
机器人
机械手
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直观控制机器人机械手,直观,控制,节制,机器人,机械手
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直观控制机器人 机械手 4925 t，线 6501 E. 11 d。， 要 在由美国陆军坦克汽车研究开发和工程中心（ 起的研究工作中，我们正在探索可用于为操作者提供更直觉地控制高度自由度的能力的技术，同时提供操作者具有触觉反馈以更有效地与环境相互作用。本文重点介绍了研究结果以及目前正在开发的一些原型系统的早期测试结果。我们将展示一些领先的直观控制和触觉反馈方法的优缺点。 关键词 机器人操纵，触觉反馈，人体系统集成，计算机视觉， 在具有灵巧机械手的无人驾驶地面车辆领域，目前的控制系统需要高度的认知负荷和训练才能正确定位机械手并使其与其环境有效地相互作用。 随着机器人操纵者通过额外的自由度增长更多的能力，并且开发了在同一平台上利用多个操纵器的爆炸物条例处置（ 器人，对于更直观的控制和增强的情境意识的需求也将增加。具有直观控制项目的模块化智能操纵系统旨在研究，设计和开发技术，使用户能够直观地控制多自由度机器人手臂，并通过触觉反馈保持对操作环境的更好认识。除了报告阻力之外，触觉反馈可以帮助操作员感觉到他们实际上与机器人在一起。加上直觉控制和高级视频反馈，系统将为用户提供机器人是其身体延伸的感觉。 第一期项目有三个主要技术目标： 控制输入设备的可行性，以更直观，有效地控制机器人手臂。 通过动态建模技术研究对抗粗略控制操作的实用性。 进的视觉反馈，多指和手腕适应性，以便在代表性的机械手臂上使用以实现诸如切割线的复杂操作的目的的实用性。 本文将集中介绍我们对第一个技术目标的发现。 除了这些技术目标之外，我们还与阿勒格尼县炸弹小组进行了深入的市场调查，以更好地了解操作员的需求和使用机器人操纵器的情境约束。我们还向炸弹小组技术人员询问了他们采用的技巧和技巧， 使他们能够更有效地协调机器人 机械手 的控制。 系统设计和工程理念的核心是确保与专题专家进行沟通，充分了解问题的性质，现有技术以及操作人员面临的挑战。 在 第一阶段的努力 中 ，项目团队成员组成了关于复杂操作任务的问题列表。我们与阿勒格尼县炸弹队的成员讨论了这些问题。阿勒格尼县炸弹队的官员是相当进步的，非常渴望尝试和测试新技术，并将在这个方案的未来阶段继续是一个宝贵的资源。通过这些专家最终用户的投入，我们能够确定具体问题以及开发解决方案时要考虑的因素。 当前操作员控制单元（ 常使用诸如游戏控制器或类似设备的小型手持控制器。这种趋势已经从以前的基于拨号的控制演变而来，并且一次只能控制机器人的一个关节。虽然这种进化的跳跃有助于解决缓慢而经常令人沮丧的控制的负担，但手持控制器引入了一个新问题。由于手持控制器仅控制臂的端部（也称为“飞行末端执行器”），因此无法控制肘部或手臂的其余部分。如果手臂必须通过小开口或穿过不同的障碍物，操作者可能会遇到问题，因为移动手臂的尖端可能导致机器人的肘部碰到障碍物。为了解决这个问题，必须加入额外的控制措施来控制手臂的其余部分。这些控制不应该增加操作员的负 担，而应该显着改善现有的控制系统。 目前的反馈解决方案通常包括以整个机器人不同位置放置的一个或多个摄像机的形式的视觉反馈，以便给操作者完成任务所必需的观点。在提供关于操作的关键反馈的同时，视觉反馈可能有几个缺点 - 通过单个相机往往难以判断与目标的距离，判断抓握物体的夹紧程度可能非常困难，而相机可能并不总是定位在操作者需要定位的位置。从视觉反馈系统提供的数据通常至关重要，因此需要额外的传感器来帮助弥补这些缺陷。 通过使用诸如激光测距仪，压力传感器和各种其他传感器的其他传感器，可以检测到目标的距离，机器人抓住 物体的紧密程度，以及当机器人将肘部碰到某物。此外，所有这些数据都可以以快速和直观的方式进行传输，分析和反馈给操作员。 一个解决方案中寻找什么 控制系统的功能有助于定义机器人是什么和不可能的。为了控制具有灵巧行为和更多自由度的下一代机器人操纵器，需要新一代控制以克服当前控制器的缺点。下一代控制器应具有以下功能： 及如何将信息反馈给运营商应尽可能自然，以尽量减少或可能消除使用系统所需的培训。这将有助于增加合格运营商的数量，降低运营商培 训的成本，并降低运行机器人时人为错误导致的错误风险。 担，而是操作者控制每个关节应该是直观的，感到自然。 强度和反馈的适当性。例如，如果机器人正在沙丘中挖掘寻找地雷，操作人员可能不会想要感觉到沙子，但是与固体物体接触对于检测将是重要的。操作者还希望能够区分诸如地雷与成形塑料盒之间的物体之间的区别。反馈的位置是重要的，因此操作者知道机器人撞击沙子中的固体物体与机器人撞击其肘部在岩石上的区别。 /冷，雨和黑暗。 能会使操作员混淆 或导致他们对手臂正在做的不正确地做出反应。 在长凳下面拿起一个物体 /伸直在长凳上拿起东西 肘位是重要的 手 的角度 很重要 相机位置很重要 旋转鼓风帽 精确度 可能需要两臂系统 使用普通工具 - 螺丝刀，锤子，钻头 灵巧性 精确度 进行了研究，以了解目前可用的设备可用于帮助控制机器人手臂，或以其他方式提供最终设备系统，该系统将提供下一代控制器所需的所有附加功能。 游戏控制器 - 一般来说，游戏控制器往往是低成本，并且大多数机器人使用人群都很了解。它们可以是普通的游戏控制器，它们被用于控制台游戏，或者它们可以是看起来类似于控制台游戏控制器的设备，但已被加固以在室外和极端条件下有用。 武器 - 木偶武器提供了一个有趣的解决方案，因为触觉反馈可以内置在手臂中，手臂可以创建与机械手相同的自由度，以准确地表示机器人手臂的位置和方向。木偶臂包括一个基座，臂段，它们在接头处与传感器（以及可能的电动机）相互连接，并且通常将包括在臂的端部处的按钮或某种接口以允许额外的输入。该 系统可能看起来可能不像用户正在控制的较小版本的机器人。 - 一个非常有趣的选择是使用计算机视觉来评估用户手和手臂的位置，并使机器人手臂模仿用户的动作。对这种方法的挑战是向用户提供触觉反馈，因此这种方法需要与另一种解决方案相结合。 手套可以准确和详细地操纵复杂的终端执行器。触觉反馈装置也可以嵌入在手套中以向使用者提供把握反馈。 手柄 - 操纵杆提供控制操纵器的能力，并通过改变操纵杆运动的阻力来提供触觉反馈。 3- 3维的运动。这些可以与诸如加速度计 的其他技术相结合，以测量旋转运动。 跟踪 - 运动跟踪通常用于为电影和视频游戏创建逼真的动画动画。运动跟踪技术记录头部，手部和身体动作，并将其在屏幕上转换为虚拟角色运动。该技术为跟踪系统的手臂和手的移动提供了一个有趣的角度。再次，我们需要补充这种技术与触觉反馈。 - 有时在我们的研究中，我们发现了一种不适合上述类别之一的技术，但很有趣，足以包含在研究中。这些非常规技术不太可能在系统中提供有用的解决方案。 - 以上许多技术为直观移动的问题提供了解决方案，但不能向用户提供触觉反馈。该类专注于能够向用户提供适当反馈的技术。 上述各类控制器提供了一定程度的效益，但没有一个能够充分满足上述系统要求的范围。组合某些设备可以让他们一起工作并利用一个设备的优势。 在本节中，我们将讨论一些为该问题提供独特或先进的方法的单个设备，但是由于某种原因或另一个原因在本项目中无法使用，或者在编写本文时不足以成为可行的解决方案组件。提到这些设备是希望在这些领域继续发展，因为它们具有很好的潜力。 控器 - 虽然 此游戏控制器提供的按钮比 制器少，但它提供了一些额外的感应功能，例如加速度计，可以以更直观的方式用于控制机器人手臂，抓爪或转向底座的运动机器人。不幸的是， 为它依赖于灯条。 具有声辐射的 3D 全息图 - 在东京大学创建的原型设备提供 3D 全息图像，用户可以通过正在监控用户手的相机进行交互。触觉反馈以声辐射的形式给出。这种独特的系统允许用户看到似乎在用户手中的 3且还提供触觉，以进一步欺骗人的心灵，认为有一个对象在那里可以与之交互。 肌电图（ 号 - 肌电 图是评估和记录由骨骼肌产生的电活动的技术（ 2004）。然后可以将这些信号解释并馈送到机器手臂中以控制其运动。 电流变流体（ 馈 - 电流变流体（ 在电场存在下经历流变性质如粘度剧烈变化的流体（ 1999）。该流体可以用于向用户提供触觉反馈。包含在手套或袖子中，这种流体将能够提供对使用者关节的抵抗力，例如
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