仿人機(jī)器人動(dòng)作捕捉與運(yùn)動(dòng)再現(xiàn)的研究.pdf

1、人類社會(huì)發(fā)展史可以說(shuō)是人類對(duì)工具的創(chuàng)造發(fā)明史，當(dāng)今人類使用的工具越來(lái)越多樣化、智能化。但目前仍然有很多工作環(huán)境像核電站、礦井等對(duì)人體危害較大、危險(xiǎn)性高，不適合人類直接在現(xiàn)場(chǎng)工作。而且全球人口增長(zhǎng)率越來(lái)越低，甚至一些地區(qū)出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng);老齡化越來(lái)越嚴(yán)重，勞動(dòng)力嚴(yán)重不足。迫切需要一種能夠代替人類在危險(xiǎn)性較高的工作現(xiàn)場(chǎng)并能夠勝任工作的設(shè)備。當(dāng)前智能機(jī)器人的智力水平還遠(yuǎn)低于人類，無(wú)法完成復(fù)雜性高的工作。而仿人機(jī)器人，具有和人體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律相似這

2、一優(yōu)勢(shì);能夠?qū)⒉蹲降降娜梭w動(dòng)作，很好的在仿人機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)。從而實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作。而且操作人員，可以先后控制在不同工作場(chǎng)所的機(jī)器人或同時(shí)將人體動(dòng)作在多個(gè)機(jī)器人上再現(xiàn)，提高工作效率。
　　機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)多學(xué)科交叉的綜合系統(tǒng)。實(shí)體開發(fā)成本高、周期長(zhǎng)而且進(jìn)度緩慢。而虛擬樣機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，能夠在設(shè)計(jì)初期就確定關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)過(guò)程中修改方案方便;可以實(shí)現(xiàn)縮短研發(fā)周期、降低成本以及提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。所以，本文

3、中的研究采用了虛擬樣機(jī)技術(shù)。首先利用三維軟件Pro/E建立仿人機(jī)器人系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)，之后將其導(dǎo)入到ADAMS中，并定義虛擬樣機(jī)的材料屬性以及各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)副。利用ADAMS和MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真。使用V.M.SENS傳感器捕捉人體動(dòng)作數(shù)據(jù)。由于歐拉角有萬(wàn)向鎖現(xiàn)象，所以不能利用V.M.SENS傳感器直接獲取歐拉角傳遞給虛擬樣機(jī);而是先獲取關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矩陣，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣與歐拉角之間的關(guān)系原理，利用MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)做預(yù)處理，計(jì)算出人體