夢幻手介紹
本作品以家用服務型機器人為設計的出發點,因此我們所設計中不只擁有 6 自由度的機器手臂,還包含了一副如同人類般的身軀,其身軀擁有一個俯仰的自由度,使其不只外型上能夠如同人類,在功能的活動範圍上也更加符合人類的運動,更加適合運用在家庭中協助人們處理各項瑣碎的事務。
在控制的設計方面,透過 CAN bus 的介面可以使我們更加容易的同時控制多顆馬達,設計利用 Spline function 進行軌跡規劃,使用 Spline function 內插其軌跡,相較於其他內插方式可以使整體軌跡的表現更加的平滑,使手臂在移動的表現上更加滑順。而導入 Denavit-Hartenberg 參數來建立出機器手臂的模型,則可以使我們在反運動學的使用上,藉由已知的末端操作點的座標位置,來推斷符合各軸自由度的控制命令,藉此達成操作末端點到達預期的空間座標。
當我們需要機器手臂自主式的完成某項任務時,我們考慮到使用影像資訊作為控制上的資訊來源,我們則藉由視覺伺服 (Visual servo) 的架構,將手爪導引至目標物所在位置。目前較為常見的視覺伺服架構可分為兩類,分別是基於位置的視覺伺服 (Position-based visual servo, PBVS) 和基於影像的視覺伺服 (Image-based visual servo, IBVS) 。我們採用後者的方式進行設計,其相對於前者 PBVS 架構中,需要一個事先建立的目標物體幾何模型來估測目標物體的姿態,若用來估測的模型和實際的目標物體有誤差,可能會導致控制上的失誤;反之,對 IBVS 架構來說,因為直接在影像特徵空間中做控制,沒有經過姿態估測的過程,因此不需要精確的目標幾何模型,因此應用在多變的環境中時,其所具有的穩定度較高。