自-英文文献翻译中文 6-5

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文献原文出处:Jｏurnaｌ of Aｄvaｎced Manufacturiｎg Sys

ｔeｍｓ

文献名: TＥACHＩNＧ MANＩＰULAＴION SKILLＳＴO Ａ ROBOＴ

TＨROUＧH Ａ HＡPTIC REＮDERED VIＲTUAL ENＶIＲOＮＭENT

学生姓名: 董伟光专业: 机械电子工程学号： 04０5８2

指导教师：王殿君

2008 年 4 月 1 日

在具有触觉的虚拟环境下机器人的示教操作技能

一种新的关于执行复杂受限运动任务的机器人机械臂的规划范例正在研

究中。机器的操控技能的教学始于在具有触觉的虚拟环境中演示这些技能。在虚拟环境中产生的位置和接触力、力矩的数据再结合某一任务的先验知识可以用来识别和学习新的示例任务中的技能,然后在机器人系统中复制这些技能。本文将“装订入孔”问题作为一个研究案例。本文描述了总体概念；呈现了建立虚拟环境并学习基本技能的方法；提供了到目前为止所取得的成果。

关键词：触觉；技能学习；虚拟现实;装订入孔

1. 绪论

机器人作为一个自动化的工具在工业中被广泛应用，以提高工作效率。对于大量的工业任务来说，力敏操纵是一个通用的需求,特别是那些与装配有关的力敏操作。例如，在“装订入孔”问题中，钉子的自动插入经常被视为装配自动化问题中的基准问题,因为它简明扼要地代表了受限运动的力敏生产任务,并具有干扰、快速清拆、快速插入、可靠性等所有附随问题。阻碍机器人在装配作业中更广泛的使用的一个重要因素，就是没有快速可靠的方法对机器人进行规划以执行此类任务。因此,在实践中机器人一直无法方便的复制人类操作者所具有的复杂的力及力矩敏感能力。

在这项工作中，一个关于机器人机械臂的运动规划的新的范例正在研究中。它的意图是,机器教学将开始在具有触觉的虚拟环境中模仿人类操作者所演示的一些基本技能。结合某一任务的先验知识,在虚拟环境中产生的位置和接触力、力矩的数据可以用来识别和学习新的演示任务中技能，然后在机器人系统

中复制这些技能。虚拟环境的使用将简化这一过程,因为训练数据将被直接从触觉系统中提取。这也是机器人训练中一个崭新的手法，使这项研究能利用虚拟现实技术和计算机仿真最新发展成果。 ﻫ 在“装订入孔”的研究中已经形成的方法代表了繁忙的装配作业。然而,针对该系统形成的算法尽可能越通用越好。他们能识别自动装配中的基本操作技能，然后把它们转化成针对某一特定应用的机器人机械臂的轨迹和任务规划。

在下文中,将描述虚拟环境的设计,并介绍技能学习算法。

2.背景

通过编程,机器人机械臂最初用于执行某一特殊任务。到目前为止所形成的编程方法可分为四大类：文本编程,离线模拟编程，归纳学习和教学指导。

文本编程,可用于复杂的应用,但发展时间很长，且需要特殊技能和很大的努力才能产生完整的程序。这就导致了任务级机器人语言发展。但通用任务级语言已被证明编译时间相当密集。

离线模拟编程通常在一个共同的平台上结合文字编程和基于模型的运动规划器。这种方法功能强大,但需要特殊的硬件和对现实环境的完整描述,这两方面都代价昂贵。

在归纳学习中,一个机器人手臂通过反复试验掌握适当的运动和传感战略，这是一个有效的方法，当用于完善其他编程方法时,这一编程方法很有效。

在“教学指导”中,一个人类操作者在现实环境中驱动机器人手臂完成任务,同时运动参数被记录。尽管其设计较为简单，但这种方法并不通用、灵活且不适用于复杂的任务。它不能容纳广泛的感官相互作用,对操作者来说具有危险性。

很多人曾多次尝试克服“教学指导”编程办法中的一些缺点。萨默斯和格罗斯曼将收集到的感觉信息及与操作者的交互作用嵌入到任务教学程序中。Asaｄａａnd assaｒi从在人类操作者操作过程中产生的位置和力的数据中提取控制规则，以执行一个特殊的装配任务.Sａｔｏr ａnd Ｈirａi通过主从式的操作臂将直接教学与任务级语言综合在一起。