外骨骼式遥操作主手设计及主从异构映射算法研究

来源：机器人杂志2020年第6期北京时间：

作者：李家霖, 杨洋, 杨铁, 赵亮, 于鹏

摘要：为了更好地促进机器人适应复杂的遥操作任务，开发了能够精确获取人体上肢运动信息的外骨骼式遥操作主手，并通过异构映射算法，实现对6自由度协作机械臂的遥操作．首先，基于人体仿生结构，设计了可穿戴式8自由度外骨骼主手（臂部7自由度和手部1自由度）；其次，通过改进的D-H（Denavit-Hartenberg）方法建立遥操作系统的运动学模型，基于Matlab的机器人工具箱进行了工作空间仿真，并设计主从异构映射算法；最后，实验验证外骨骼主手在遥操作系统中的可操作性，以及工作空间异构映射算法的可行性．实验表明，外骨骼主手能够控制从端机械手臂，且保证末端位置和姿态一致，可在大范围工作空间内复现人体上肢精细运动，主从跟随误差达2 mm，工作空间类似于直径1.08 m的半球形．因此，可穿戴式的外骨骼主手使操作者能更加直观地参与到遥操作系统当中，辅助操作者更加高效地完成精细复杂任务．

关键词：遥操作, 外骨骼, 机器人学, 运动学映射, 主从控制