仿人多指手的多维指尖力感知和同步控制

仿人多指手是机器人领域的研究热点，对于提高机器人的操作水平具有重要意义，本项目研究仿人多指手的多维指尖力感知和同步控制。针对现有微型多维力传感器弹性体结构复杂、微弱信号检测精度低、信号处理单元与弹性体分离、离线标定繁杂等问题，本项目研究基于数字化检测方法的集成式微型六维指尖力传感器：采用一体化弹性体结构和单片组合式应变片设计力敏感元件，基于PICOSTRAIN实现传感器信号的数字化检测，基于Shape from motion原理实现传感器的在线标定。针对现有多指控制方法中手指之间和关节之间只具有规划级协调而缺乏控制级协调的问题，本项目研究基于同步概念的手指笛卡尔阻抗控制和多指协调控制方法，实现手指之间和关节之间的控制级协调；研究目标阻抗在线调整的阻抗控制方法，实现阻抗控制系统过渡稳定性和动态特性的综合优化。本项目不仅为多维力传感器的设计提供新的方法，而且对多指手精细操作提供理论和技术支撑。

仿人多指手是机器人领域的研究热点，对于提高机器人的操作水平具有重要意义，本项目研究仿人多指手的多维指尖力感知和同步控制。本项目研究了基于量子隧道效应复合物(QTC)的三维力触觉传感器阵列，每个传感器单元可以同时检测法向力和两个方向的切向力，提出了基于虚拟零电势法的行列扫描回路串扰抑制方法，实现了三维力传感阵列在仿人手指上的集成、标定和应用。研究了基于数字化应变检测方法的集成化微型六维指尖力传感器，基于PICOSTRAIN实现了传感器信号的数字化检测，基于“运动生成形状”原理实现了传感器的标定；研究了基于同步概念的手指笛卡尔阻抗控制和多指协调控制方法，实现了手指之间和关节之间的控制级协调，提高了多指操作的运动精度；提出了基于触觉/力/位传感器信息反馈的仿人手自主控制方法，可实现抓握过程中的滑动检测和反射控制，并且进行了典型抓握操作实验。本项目不仅为多维力传感器的设计提供了新方法，而且为多指手精细操作提供了理论和技术支撑。