缓冲规划与机器人多点主动碰撞机理及人工肌肉实现

项目名称： 缓冲规划与机器人多点主动碰撞机理及人工肌肉实现

项目编号： No.50905170

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 建筑科学

项目作者： 王斌锐

作者单位： 中国计量学院

项目金额： 20万元

中文摘要： 非结构化环境中人机协调工作是机器人研究前沿，但碰撞是难点，会给机器人造成动态干扰和破坏，对人产生危害。已有研究集中在避碰和单点或平面多点碰撞上。本课题从缓冲规划角度研究空间多点主动碰撞机理。首先，基于Johnson理论和多体动力学建立弹塑碰撞模型，利用拉格朗日非线性约束算子来研究多点开闭链接触；其次，碰撞前利用微分对策规划机器人姿态来控制碰撞状态；碰撞中借鉴太极动作，利用泛函优化方法规划柔顺/阻抗缓冲动作，并通过变刚度和广义动力耦合来实现动作；利用Hession阵求碰撞区驱动器综合变刚度调节律，利用梯度法确定广义动力耦合方向；然后，基于有限元和协同仿真技术对机理进行仿真；最后，综合形状记忆合金、气动肌肉和电动薄膜技术，开展人工肌肉关节主动碰撞应用实验。本课题探索多点、刚柔混合系统带微滑动的主动碰撞机理，建立缓冲规划方法，成果可用于机器人与人协作、护理和救助等领域。

中文关键词： 机器人；柔性；碰撞；建模；阻抗控制

英文摘要：

英文关键词： Robot；flexible；collision；modeling；impedance control