52、智能上肢外骨骼与虚拟机器人抛光平台技术解析

智能上肢外骨骼与虚拟机器人抛光平台技术解析

1. 智能上肢外骨骼系统

智能上肢外骨骼系统是基于视觉识别和定位的辅助抓取系统。该系统的机械系统采用模块化设计，以此降低关节的复杂度。其工作原理如下：
- 获取相对框架 ：通过运动学模型获得上肢外骨骼抓取端与基础坐标系之间的相对框架。
- 目标信息传输 ：主计算机检测到的目标物体框架被发送到轨迹控制器。
- 轨迹控制 ：轨迹控制器通过计算多关节机构的逆运动学，控制电缆驱动执行器接近目标物体。
- 可视化辅助 ：开发了可视化界面，方便用户确定认知抓取目标，实现辅助抓取功能。

该系统的关节设计具有独特之处，例如外骨骼的腕部可旋转，改变抓取姿势；同时，也能控制瓶子驱动外骨骼抓取手掌而不转动腕部。外骨骼的肩关节设计包含肩部屈伸、外展/内收以及外部/内部旋转，用肩关节的旋转替代腕关节的旋转。抓取实验表明，该系统能有效辅助个人完成日常生活活动。未来，目标是更准确地估计手臂末端位置，使运动控制更精确，并提高复杂环境下的抓取精度。

2. 虚拟机器人抛光平台

在机器人领域，利用深度强化学习（DRL）技术让机器人替代人类完成手动精加工任务具有巨大潜力。但由于现实世界中试错学习成本高，在高保真物理模拟平台上预训练虚拟机器人，再将学习到的策略转移到真实机器人上就显得尤为重要。

2.1 平台目标与贡献

开发的虚拟机器人抛光平台结合了实时接触力求解和材料去除可视化，能模拟柔性抛光工具与任意形状刚性工件之间的瞬