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基于體感機械臂的舒適控制算法設計研究

 分析人體手臂在體感控制中的舒適程度，依據(jù)疲勞度理論建立手臂舒適范圍空間模型。采用體感方式控制機械臂運動，通過徑向測試實驗與點陣z定實驗測試手臂的舒適參數(shù)，廣州機器人碰撞體感，擬合控制映射函數(shù)，提出基于體感機械臂的舒適控制算法。通過動作跟蹤與遠程抓物實驗，測得用舒適算法控制機械手的相對誤差在5%以內(nèi)，尖端位置j對誤差在2 mm以內(nèi)，舒適度比傳統(tǒng)控制算法提高51.8%，在滿足體感控制準確度的基礎上較大程度保證了使用者的舒適性，提高了體感控制效率。

　　體感技術是指通過做出肢體動作而無需操作任何復雜的控制設備就可以身臨其境的人機互動技術[1]。區(qū)別于按鍵與觸摸等傳統(tǒng)的交互方式，體感技術提升了操作的靈活性、直觀性，在游戲、移動應用、運動康復、虛擬學習系統(tǒng)等領域中，機器人碰撞體感基地，有著越來越廣泛的應用[2-5]。

　　目前的體感機械臂控制算法中，對于人手臂與機械臂姿態(tài)之間的映射，主要是基于幾何關系求其運動學正反解[6]，其核心思想是進行線性映射，令機械手臂完全模仿人的手臂姿態(tài)。而人體手臂構造與機械不同，手臂的生理結構決定了其不具備機械關節(jié)那樣完全的自由度[7]，而且考慮到力度、能量消耗等因素，手臂做出不同動作的難易程度也不盡相同。這就導致在操作機械手臂完成一系列動作的過程中操作者容易疲勞，效率較低，機器人碰撞體感的價格，不能長時間作業(yè)。

　　為了減輕使用者的疲勞度，提高控制的舒適性和效率，考慮人手臂的舒適程度以及能量消耗等因素的影響，提出一種基于映射關系的體感機械臂舒適控制算法。

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 人機交互方式從最傳統(tǒng)的打孔機演進到如今的觸控屏，越來越擬人化，在半導體技術的幫助下，人機交互理念從“人適應計算機”進化到“計算機適應人”，人們要求通過視覺、聽覺、觸覺、嗅覺，以及形體、手勢或口令，機器人碰撞體感中心，參與到信息處理的環(huán)境中去，從而取得身臨其境的體驗。因此虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術本質(zhì)上說是一種高度逼真地模擬人在現(xiàn)實生活中視覺、聽覺、動作（甚至包括嗅覺）等行為的人機交互技術；這種信息處理系統(tǒng)已不再是建立在單維的數(shù)字化空間上，而是建立在一個多維的信息空間中，虛擬現(xiàn)實技術就是支撐這個多維信息空間的關鍵技術。綜h運用“虛物實化”和“實物虛化”，使得虛擬環(huán)境中既有計算機創(chuàng)造出來的虛擬實體，又有真實物景。

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