快速換裝智能機械手控制系統的設計與實現

姚燕，莊澤澍，詹祎，王鵬云

（北京郵電大學人工智能學院，北京 100876）

0 引言

快速換裝接頭是一端與機械臂相連，另一端與末端執(zhí)行器相連的特殊結構［1-2］。機械手可以通過換裝接頭實現末端執(zhí)行器的快速更換，以滿足不同場景下不同任務的需求［3-4］。快速換裝接頭的設計思想已廣泛應用在了生產制造、水下探索、排爆、應急搶險、破拆等多個領域的機械臂中［3-6］。快速換裝接頭在空間機械臂上也有非常廣泛的應用，而空間機械臂是航天器在軌服務的核心裝備［7］。快速換裝接頭一般搭載有視覺感知系統，以獲取工具及其他部件的位姿信息［8］。著名的搭載有快換裝置的空間機械臂系統有MSS、ETS-VII［9］、EUROBOT［10］和軌道快車等［11］。

目前的機械臂系統快換裝置已具有精度高，適用范圍廣等優(yōu)點，視覺技術也大量應用其中，但目前視覺技術一般用于識別和計算物體的位姿信息，而用于識別部件類型并自動更換末端工具方面的研究較少。

針對快換裝置智能化程度有待進一步提高的問題，本文設計并實現一個基于深度學習的智能機械臂末端快換裝置，從機械結構和控制系統兩方面進行了快換機械臂末端工具的設計，研究的重點是控制系統中圖像識別子系統的設計與實現，達到依據視覺處理系統自動識別部件進而控制機械手的動作。

1 智能機械手的結構組成

智能機械手的機械結構主要由快換裝置和末端執(zhí)行器組成。

（1）快換裝置。快換裝置的上端（機械臂適配器）與機械臂相連，接頭的基體由機械臂適配器、更換模塊、固定結合模塊、工具端適配器四者組成。……