The Human Centered Robotics & Automation

智能操作臂

针对服务和工业操作臂的柔性化和智能化需要,研究服务型操作臂的安全性设计、基于感知(力觉和视觉)的机器人控制技术、智能化编程技术等。主要研究内容包括:

  • 服务型操作臂的安全性设计
  • 操作臂的视觉伺服控制与柔顺控制
  • 机器人系统的智能化编程技术

代表性工作:

  • 精密1号”精密装配机器人(国家863计划“八五”型号样机):“精密1号”是一台带有多传感器(2维视觉、6维力传感器)、多任务操作系统、可离线编程的高速、高精度4轴SCARA平面关节型智能精密装配机器人原形样机。适合小型机电产品的插入、拧紧、配合等典型装配作业。陈卫东博士(1996-1998年)参与了该型号样机的后续研究工作,开发了高实时性和可靠性的机器人控制系统。
  • 智能化机器人编程环境(ABB公司合作项目):面向机器人和以机器人为核心的制造系统,突破传统机器人编程语言和编程环境的易用性瓶颈,研究基于行为的图形化编程技术和机器人制造单元的布置优化方法,提高工业机器人编程的简易性和智能化水平。

 

 

智能化机器人编程环境

 

友好型护理操作臂(国家863计划项目)[录像]

  • 目的:针对上肢残疾、中风、偏瘫、截瘫等操作能力受限的残疾人,以日常生活和工作所需要的操作辅助为目标,友好型护理操作臂具有灵巧性、可移动性、轻型化和高安全性特点,可以与人近距离接触作业。其可以安装在固定工作站、轨道、移动平台(如智能轮椅、陪护机器人等)。
  • 操作能力:辅助吃饭、辅助饮水、取物(饮料、书、报纸、纸)、操作开关、开/关门、倒水、推/拉抽屉、掀/盖被等。
  • 技术指标:操作臂臂展1m,6DOF串联关节型机构,末端配置1DOF电动手爪,自重8 Kg,载荷2 Kg。
  • 技术特点:(1)轻型化:采用有限元分析方法优化机构部件重量,设计集电机和关节控制器为一体的独立关节模块,提高了系统的机电一体化和轻型化水平;(2)安全性:研制了本质安全性机构和碰撞检测传感器系统,实现了高灵敏度的被动/主动避碰;(3)智能性:研制了高鲁棒性的视觉识别与定位算法,以及基于腕力传感器的力控制方法,实现了基于手上视觉伺服和柔顺控制的多种日常生活用品的灵活操作;(4)用户适用性:采用语音、手势和脑机接口实现指令输入,适合不同功能残疾用户使用要求。
  • 应用:(1)配置本操作臂(I型样机)的智能轮椅样机(与上海电气集团中央研究院合作研制)成功参展2007年中国国际工业博览会,在机器人售货亭中,现场演示了全自主导航、基于语音的人机交互和手眼协调能力。(2)本操作臂(II型样机)在上海市某社会福利院开展示范应用。

 

 

 

 

友好型护理操作臂I型:与智能轮椅集成

 

 

 

 

 

友好型护理操作臂II型:基于视觉伺服的助饮操作

 

 

 

 

 

友好型护理操作臂II型:脑机接口控制

 

 

 

 

友好型护理操作臂II型:基于柔顺控制的开门操作