基本信息
- 作品名稱:
- 一種新型的外骨骼式主從機器人遙控操作系統(tǒng)
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 小類:
- 機械與控制
- 簡介:
本發(fā)明為一套可以應(yīng)用于極限環(huán)境作業(yè)的新型主從式仿人機器人控制系統(tǒng),包括一個外骨骼動作捕捉衣和一個履帶式仿人機器人。操作者通過穿戴外骨骼動作捕捉衣,可以實時采集人體上身各關(guān)節(jié)運動數(shù)據(jù),并利用wifi技術(shù)無線遠程遙控仿人機器人。仿人機器人主體搭建在一個履帶式移動平臺上,可以實現(xiàn)機器人與操作者之間的視頻音頻等多媒體交互功能。該技術(shù)旨在利用機器人替代人類工作在危險環(huán)境中,完成復(fù)雜的操作任務(wù),應(yīng)用前景廣闊。
- 詳細介紹:
本發(fā)明是一種新型的外骨骼式主從機器人遙控操作系統(tǒng),通用性極強可以在各類極限環(huán)境下進行作業(yè),例如核能,海洋,空間,防災(zāi)和排雷等。
目前國內(nèi)外現(xiàn)有的搜救機器人,排雷機器人和太空機器人等應(yīng)用于極限環(huán)境作業(yè)的機器人多存在通用性差和操作復(fù)雜等問題。增加機器人的自由度,是解決通用性問題的有效途徑,但是僅僅采用現(xiàn)有的搖桿和按鍵的控制方式已無法滿足多自由度機器人的操控要求。因此,開發(fā)一種可以實時跟隨人體肢體運動的多自由度仿人機器人系統(tǒng),將是解決以上兩個問題的最佳選擇。
外骨骼式主從遙控仿人機器人系統(tǒng),利用一套束縛在身體上的連桿式外骨骼動作捕捉衣,可以使穿戴者的上肢動作在多自由度機器人身上實時再現(xiàn)出來。此種控制方式具有同步性強,操作者更接近于直接作業(yè)形態(tài)和操控簡便等優(yōu)點,是一種可行的解決當前問題的有效方案。
本發(fā)明包括主控單元(master)和從控單元(slave)兩個部分。操控者需穿戴外骨骼動作捕捉衣,即主控單元,實現(xiàn)實時采集人體上肢16個關(guān)節(jié)運動信息的功能。履帶式仿人機器人,即從控單元,上身為類人形,具有16自由度,下身為履帶式底盤,實現(xiàn)實時跟隨主控單元運動的功能。主控單元與從控單元通過無線WIFI技術(shù)相互通信。
用戶穿戴外骨骼動作捕捉衣后,采集人體動作信息,并傳遞給機器人。機器人,接受信息后,執(zhí)行還原人體動作操作,并將動作通過視覺系統(tǒng)進行反饋。操作者得到反饋信息后,進行相應(yīng)的動作修正操作。
經(jīng)過實驗測試,外骨骼式主從遙控仿人機器人系統(tǒng)可以成功地跟隨人體肢體運動,延遲時間在300ms以內(nèi)。同時該系統(tǒng)的仿人機器人和操作者之間的運動動作相似度較高,各個關(guān)節(jié)一一對應(yīng)。在舞刀、傳遞物品和拆彈等實際操作實驗中,系統(tǒng)展現(xiàn)出了較高的精準度和靈活性。機器人電機的最小分度為0.5度,單個機械臂具有7個自由度,可以基本勝任部分超精細工作,具有一定的應(yīng)用前景。- 獲獎情況:
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品 省賽一等獎
2009年,校第十屆星火基金重點項目“人機協(xié)同無線遙控機械手”,獲得優(yōu)秀項目稱號。
2010年,第十一屆國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目“人機協(xié)同仿人機器人的研究”,獲得優(yōu)秀項目稱號。