15、迈向辅助移动操作机器人

迈向辅助移动操作机器人

1. 简介

近年来，服务机器人领域正受到越来越多的关注。然而，能够在人类环境中执行操作任务的服务机器人却寥寥无几，而能执行多种不同操作的机器人更是少之又少。通常情况下，机器人被编程来执行特定的、专门的任务，难以将其能力拓展到其他领域。本文将介绍构建多功能辅助移动操作机器人的初步步骤。

构建多功能服务机器人是一项极具挑战性的目标，它需要将多功能的物理交互规划器与可靠的基于传感器的低级控制器进行集成。此外，这种集成必须基于合适的软件架构，该架构要提供适当的传感器 - 控制通信设施，并允许根据物理交互任务的状态实时切换不同的控制器。

2. 系统描述

UJI 服务机器人是一款移动操作机器人，它由安装在 ActivMedia PowerBot 移动机器人上的三菱 PA - 10 7 自由度机械臂组成。机械臂配备了三指巴雷特手和安装在手腕处（手和末端执行器之间）的 JR3 力、扭矩和加速度传感器。这个传感器不仅能提供六维的力/扭矩数据向量，还能测量所有轴上的线性和角加速度。这些额外的数据有助于区分机械臂自身运动产生的惯性力和手部在运动过程中碰撞产生的力。机器人的手腕处还安装了一个小型 IEEE1394 相机。

机械臂、手和相机的控制器以及控制计算机都安装在移动平台上，并连接到 PowerBot 的电池。计算机是一台主频为 3 GHz 的奔腾 4，拥有 512 Mb 的 RAM。此外，手通过在指尖添加压力传感器阵列得到了改进。这些传感器由三个 8 x 5 的单元矩阵组成，覆盖了每个手指末节指骨的内部。每个单元是边长为 2.3 毫米的正方形。传感器原理为电阻式，通过使用与适当电极矩阵接触的均匀传感材料，可以检测完整的二维压力分布