遙控焊接接觸任務圖形仿真中的虛擬力覺預測顯示技術.pdf

1、在遙控焊接任務中，有多個子任務涉及工具裝配接觸操作，適合于采用基于精確任務環(huán)境標定和力覺傳感局部自主控制的監(jiān)督控制接觸任務策略?；谔摂M環(huán)境模型的力覺預測顯示技術是獲得虛擬裝配接觸力信息，實現機器人遙控焊接監(jiān)督控制策略的關鍵技術，該技術能夠為遙控焊接向實用化方向發(fā)展奠定基礎。
　　本文建立了能夠在模型環(huán)境中產生虛擬力的預測顯示系統(tǒng)，實現了基于人機交互的機器人遙控焊接虛擬力覺預測顯示。該系統(tǒng)運用Solidworks三維幾何建模、機器

2、人運動學建模以及虛擬標定技術完成了虛擬環(huán)境建模。在圖形仿真過程中，實現了虛擬接觸力的圖形矢量化顯示，并將虛擬力覺信息傳遞給力反饋設備形成給操作者的力覺反饋，增強遙控焊接圖形仿真系統(tǒng)的功能和接觸任務圖形仿真過程的效果。
　　針對虛擬力大小的計算，建立了用彈簧-阻尼-質量體表示力/變形的單點接觸動力學模型的計算方法，與力/位移成線性關系的方法相比，計算更準確；針對虛擬力方向的確定，采用了曲面法向量求解方法和相貫線曲率中心求解方法，實現

3、了虛擬力的方向隨接觸表面變化的效果。
　　基于極限環(huán)境管道維修遙控焊接任務，采用具有開放控制器的機器人進行了虛擬力覺預測顯示實驗，實現了遙控焊接機器人監(jiān)督控制策略。通過局部自主接觸力控制表面跟蹤得到的接觸力測量值與虛擬力覺預測顯示系統(tǒng)中得出的虛擬力計算值進行對比，驗證了虛擬力覺顯示功能和虛擬力算法的正確性；在監(jiān)督控制模式下，運用虛擬力覺預測顯示技術檢測出仿真路徑中可能存在的障礙物，通過修改任務指令序列完成路徑優(yōu)化，提高接觸任務的穩(wěn)