CN108908333B - 一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统 - Google Patents

一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于柔性机器人感知控制相关技术领域，其公开了一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统，该系统包括分别设置在柔性机器人上的主控电路板及应变传感器，主控电路板上设置有惠斯通电桥、力位感知模块及驱动控制模块，力位感知模块连接于驱动控制模块，驱动控制模块连接于柔性机器人的电机；惠斯通电桥电性连接应变传感器及力位感知模块；力位感知模块包括通过离线存储的应变模态及接收到的应变信号来得到变形部位的角度的形状感知模块、及通过变形部位的形状及电机的拉力来求得变形部位接触力的接触力感知模块。本发明通过应变实现了柔性机器人的形状和受力感知，并通过闭环控制实现柔性机器人准确的形状及位置控制，灵活性高，集成度较高。

Description

一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统
技术领域
本发明属于柔性机器人感知控制相关技术领域，更具体地，涉及一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统。
背景技术
机器人行业正在快速发展，机器人在各行各业和人类社会生活中扮演着重要的角色。传统的刚性机器人感知和控制技术成熟，因此得到了广泛的应用。但是由于刚性机器人自身自适应性差，因此要使其在非结构化环境中工作，需要复杂的结构和控制算法。柔性机器人具有高自由度、高自适应性和高力重比的特点，弥补了刚性机器人的不足，逐渐得到越来越多的应用。在工程应用领域，柔性机器人可以改变自身形状以适应环境；与人的交互中，柔性机器人由于自身的弹性大大减少了碰撞的集中应力，减少了安全隐患。然而，柔性机器人自身的弹性也让其感知和控制方法更加复杂，很难对柔性机器人进行形状和受力的精确控制。
现有技术中已经提出一些柔性机器人的结构和控制方法，但是由于缺乏对柔性机构的有效感知方法，所以目前对柔性机器人的控制基本属于开环控制。目前有仿人机械手的柔性关节，通过在转动轴上加装平衡式制动器，将对始端驱动元件的控制转化为对终端执行元件的制动，减少了控制难度。但是这种关节结构复杂，自由度低，应用具有较大的局限性。此外，有一些基于弹性元件的气动机械手，其关节具有无限自由度，但是气动系统复杂，集成度差，且未能对机械手进行准确的形状及位置控制，因此实用性不能得到保证。相应地，本领域存在着发展一种准确性较好的力位反馈控制系统的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其基于柔性机器人的控制方法，研究及设计了一种准确性较好的用于柔性机器人的力位反馈控制系统。所述力位反馈控制系统通过力位感知模块实现了角度及接触力的反馈，由此实现了柔性机器人的形状及位置的准确控制。此外，所述力位反馈控制系统无需昂贵的传感器及外置的辅助传感器，提高了集成度，减小了应用成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统，所述系统包括分别设置在柔性机器人上的主控电路板及应变传感器，所述主控电路板上设置有惠斯通电桥、力位感知模块及驱动控制模块，所述力位感知模块连接于所述驱动控制模块，所述驱动控制模块连接于所述柔性机器人的电机以控制所述电机运动，进而使得所述柔性机器人发生变形；所述惠斯通电桥电性连接所述应变传感器及所述力位感知模块；所述力位感知模块包括形状感知模块及接触力感知模块；
所述应变传感器用于检测所述柔性机器人的应变信号，并将检测到的应变信号传输给所述惠斯通电桥；经过所述惠斯通电桥后的电桥差分信号传输至所述力位感知模块；所述形状感知模块通过离线存储的应变模态及接收到的应变信号来得到变形部位的角度，进而得到所述变形部位的形状；同时通过所述电机的电流及电机电流与拉力标定关系来得到所述电机的拉力，所述接触力感知模块通过所述变形部位的形状及所述电机的拉力来求得所述变形部位的接触力，由此实现了角度及接触力的反馈。
进一步地，所述力位反馈控制系统还包括检流电阻，所述检流电阻设置在所述电机上，其用于检测所述电机的电流，并将检测到的电流传输给所述力位感知模块。
进一步地，所述力位反馈控制系统还包括IO及通信模块，所述IO及通信模块连接于力位感知模块，其用于控制所述主控电路板的输入及输出；所述IO及通信模块包括IO子模块及通信子模块，所述IO子模块用于控制开关量信号，所述通信子模块用于与远程操作者通讯，以接收控制指令或者上传所述变形部位的状态信息。
进一步地，所述力位反馈控制系统还包括运算放大器、应变信号滤波器及模数转换器；所述主控电路板上还设置有应变信号差分器；所述运算放大器连接所述惠斯通电桥及所述模数转换器；所述模数信号转换器连接于所述应变信号滤波器，所述应变信号差分器连接所述应变信号滤波器及所述力位感知模块。
进一步地，所述力位反馈控制系统还包括角度PI控制器及电机角度控制器，所述形状感知模块连接于所述角度PI控制器，所述角度PI控制器连接于所述电机角度控制器，所述电机角度控制器连接于所述驱动控制模块。
进一步地，所述角度PI控制器的控制频率小于所述电机角度控制器的控制频率。
进一步地，所述力位反馈控制系统还包括接触力PI控制器及所述电机电流控制器，所述接触力感知模块连接于所述接触力PI控制器，所述接触力PI控制器连接于所述电机电流控制器，所述电机电流控制器连接于所述驱动控制模块。
进一步地，所述接触力PI控制器的控制频率小于所述电机电流控制器的控制频率。
进一步地，所述变形部位为仿人机械手；所述仿人机械手包括五个结构相同的柔性手指，所述柔性手指是一体成型的，其设置有驱动缆绳，所述驱动缆绳连接于所述电机，且其沿所述柔性手指的长度方向设置。
进一步地，所述柔性手指的关节采用柔性橡胶及弹簧薄片的复合结构，所述应变传感器设置在所述关节内。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的用于柔性机器人的力位反馈控制系统主要具有以下有益效果：
1.所述形状感知模块通过离线存储的应变模态及接收到的应变信号来得到变形部位的角度，进而得到所述变形部位的形状；同时通过所述电机的电流及电机电流与拉力标定关系来得到所述电机的拉力，所述接触力感知模块通过所述变形部位的形状及所述电机的拉力来求得所述变形部位的接触力，由此实现了角度及接触力的反馈，所述力位反馈控制系统实现了形状及位置的准确控制，灵活性较好，且具有较高的集成度。
2.所述应变传感器用于检测所述柔性机器人的应变信号，并将检测到的应变信号传输给所述惠斯通电桥；经过所述惠斯通电桥后的电桥差分信号传输至所述力位感知模块；可见所述力位控制系统不需要昂贵的传感器，只需要应变传感器及惠斯通电桥等即可满足力位控制的元件要求，也不需要外置的辅助传感器进行力位测量感知，实现了测量和控制的模块化和集成化，且测量稳定可靠。
3.所述角度PI控制器的控制频率小于所述电机角度控制器的控制频率；如此使得所述力位反馈控制系统容易稳定，具有较好的控制效果。
4.所述柔性手指的关节采用柔性橡胶及弹簧薄片的复合结构，所述应变传感器设置在所述关节内，有效保护了应变传感器，且控制了应变值在一个合理的范围内。
5.所述柔性手指是一体成型的，制作方便，不需要螺钉等紧固件，质量较轻，具有较好的力重比和关节弹性。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的用于柔性机器人的力位反馈控制系统的控制框图。
图2是图1中的用于柔性机器人的力位反馈控制系统的硬件框图。
图3是图1中的用于柔性机器人的力位反馈控制系统涉及的仿人机械手的结构示意图。
图4是图3中的仿人机械手的局部示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-大拇指，1a-远指指骨，1b-近掌指骨，1c-远指关节，1d-近掌关节，1e-驱动缆绳，1f-应变传感器，2-食指，3-中指，4-无名指，5-小拇指，6-并联驱动器，7-主控电路板，8-电机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1及图2，本发明较佳实施方式提供的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，所述力位反馈控制系统包括主控电路板7、应变传感器1f、电源、运算放大器、模数转换器、检流电阻、角度PI控制器、电机角度控制器、应变信号滤波器、接触力PI控制器及电机电流控制器。本实施方式中，所述电源用于为所述力位反馈控制系统提供电能。
请参阅图3及图4，所述主控电路板7及所述应变传感器1f分别设置在仿人机械手上，且所述应变传感器1f电性连接于所述主控电路板7。所述应变传感器1f用于采集所述仿人机械手的柔性手指发生变形时的应变信号，并将采集到的应变信号传输给所述主控电路板7。
所述仿人机械手包括大拇指1、食指2、中指3、无名指4、小拇指5、并联驱动器6及四个电机8，其中两个电机8分别连接于所述大拇指1，以用于实现驱动所述大拇指1的伸展-弯曲和外展-内收两个方向的自由度运动。所述食指2、所述中指3、所述无名指4及所述小拇指5分别连接于所述并联驱动器6，所述并联驱动器6设置在所述仿人机械手的手掌中，其用于带动所述食指2、所述中指3、所述无名指4及所述小拇指5运动。四个所述电机8中的另外两个分别连接于所述并联驱动器6，以用于驱动所述并联驱动器6动作，由此实现所述食指2、所述中指3、所述无名指4及所述小拇指5的伸缩-弯曲运动。本实施方式中，所述电机8通过驱动器连接于所述主控电路板7，所述主控电路板7通过控制所述驱动器来控制所述电机8的运动。
所述仿人机械手的所有手指的结构相同，实现了高度的模块化。所述柔性手指包括远指指骨1a、近掌指骨1b、远指关节1c、近掌关节1d及驱动缆绳1e，所述近掌指骨1b的两端分别连接所述近掌关节1d的一端及所述远指关节1c的一端，所述近掌关节1d的另一端连接于所述手掌；所述远指关节1c的另一端连接于所述远指指骨1a。所述驱动缆绳1e设置在所述柔性手指内，且其沿所述柔性手指的长度方向设置。
所述远指关节1c及所述近指关节1d均是采用柔性材料聚氨酯橡胶一体成型制成的，且两者中均设置有一块65Mn弹簧钢薄片，所述应变传感器1f粘贴在所述弹簧钢薄片上，并通过导线连接于所述主控电路板7。所述柔性手指的关节采用柔性橡胶及弹簧薄片的复合层结构，有效保护了所述应变传感器1f，同时了控制了应变变化值在一个合理的范围内。
所述远指指骨1a和所述近指指骨1b是采用较硬的聚氨酯树脂一体成型制成的，通过将柔性关节放在手指模具的合适位置，并布置好导线，即可用聚氨酯树脂溶液浇注成型刚性手指指骨。所述柔性手指采用一体成型工艺，制作方便，不需要螺钉等紧固件，质量轻，具有很好的力重比和关节弹性。此外，整个机械手采用仿人的形状结构设计，具备完整的运动和感知功能。
所述主控电路板7上设置有惠斯通电桥、IO及通信模块、力位感知模块及驱动控制模块，所述力位感知模块连接于所述驱动控制模块。所述驱动控制模块连接于所述驱动器。所述惠斯通电桥与所述应变传感器1f电性连接。所述运算放大器连接所述惠斯通电桥及所述模数转换器。所述主控电路板上还形成有应变信号差分器，所述模数信号转换器连接于所述应变信号滤波器，所述应变信号差分器连接于所述应变信号滤波器。本实施方式中，所述应变传感器1f、所述惠斯通电桥、所述运算放大器及所述模数转换器构成应变信号采集模块。
当柔性手指运动变形时，所述应变传感器1f将检测到的应变信号传输到所述惠斯通电桥上，经所述惠斯通电桥后的电桥差分信号经所述运算放大器放大后传输给所述模数转换器，所述模数转换器对接收到的信号进行模数转换后传输给所述应变信号滤波器，所述应变信号滤波器对接收的信号进行平滑滤波后传输给所述应变信号差分器，进而所述力位感知模块对当前应变信号及上一刻应变信号做差以得到应变变化率。
所述力位感知模块接收到反馈信号后根据所述反馈信号计算出输出量，进而通过所述驱动控制模块来控制所述电机8转动。所述检流电阻设置在所述电机8上，其用于检测所述电机8的电流，并将检测到的电流值传输给所述力位感知模块，所述力位感知模块根据接收到的电流值及电流拉力标定关系得到电机拉力，进而通过所述驱动控制模块来控制电机8的转速，所述电机8直接通过并联驱动器驱动对应的柔性手指运动。本实施方式中，所述电机8上还设置有编码器，所述编码器连接于所述力位感知模块。
所述IO及通信模块连接于力位感知模块，其用于控制所述主控电路板7的输入及输出。所述IO及通信模块包括IO子模块及通信子模块，所述IO子模块用于控制开关量信号，所述通信子模块用于与远程操作者通讯，以接收仿人机械手的控制指令或者上传仿人机械手的状态信息。
所述力位感知模块包括形状感知模块及接触力感知模块，所述形状感知模块连接于所述角度PI控制器，所述角度PI控制器连接于所述电机角度控制器，所述电机角度控制器连接于所述驱动控制模块。所述接触力感知模块连接于所述接触力PI控制器，所述接触力PI控制器连接于所述电机电流控制器，所述电机电流控制器连接于所述驱动控制模块。
所述力位控制系统能够实现柔性手指的形状控制、手指稳定接触的检测及手指接触力的控制。当所述力位控制系统控制柔性手指的角度时，以远端关节的转角为控制目标θd，通过所述形状感知模块来获得的远端关节实际转角为θ，所述形状感知模块将θd与θ之间的误差传递给所述角度PI控制器，所述角度PI控制器根据误差得出控制量，并将所述控制量传输给所述电机角度控制器，所述电机角度控制器通过所述驱动控制模块来驱动所述电机带动所述缆绳1e动作，从而拖动所述柔性手指发生变形运动。所述形状感知模块是通过将自身接收到的应变信号进行转换以得到实际转角θ的，由此实现角度的反馈。本实施方式中，由于柔性关节的弹性以及应变信号具有一定的噪声，所述角度PI控制器作为外环采用较低的控制频率，而所述电机角度控制器则采用较高的控制频率，如此使得系统比较容易稳定，具有更好的控制效果。
所述形状感知模块通过离线存储的应变模态和在线测量的应变来得到手指关节的角度，且该角度信息用于力位反馈控制系统的角度反馈，具体包括以下几个步骤：
(1)离线存储柔性关节的三个低阶应变模态cn(s)，其中n＝1,2,3，s为归一化后的关节长度。
(2)在线采集柔性关节三个位置的应变值ε(si)，其中i＝1,2,3，si为归一化后的沿关节长度方向的应变片粘贴位置。
(3)由最小二乘法求解模态叠加系数qn，模态系数矩阵为Q＝[q1,q2,q3]T，应变矩阵为E＝[ε(s1),ε(s2),ε(s3)]T，应变模态矩阵为：
Figure BDA0001730311820000081
则模态叠加系数矩阵为：
Q＝(CTC)-1CTE。
(4)由应变模态叠加得到应变分布，
Figure BDA0001730311820000091
(5)由应变分布计算曲率分布κ(s)，κ(s)＝2ε(s)/h，h为关节弹簧片的厚度。
(6)由曲率积分得到关节转角
Figure BDA0001730311820000092
其中θ0为关节初始转角。
当所述力位控制系统进行手指接触稳定检测时，具体包括以下步骤：首先，所述应变信号滤波器对采集到的应变信号进行平滑滤波以减小噪声；接着，所述应变信号差分器对当前应变信号和上一时刻应变信号做差以得到应变变化率；最后，所述力位感知模块通过历史和当前的应变变化率来检测是否出现了“增大到减小、直到减小为0”这样一个过程。如果出现这个过程，且手持角度未达到目标角度，即表示手指关节运动由于接触到物体而停止，实现了稳定的接触。该稳定接触的检测结果可以用来作为仿人机械手由位置控制到力控制模式切换的依据。
所述力位反馈控制系统进行手指接触力的控制时，以远端关节的指甲尖正接触力为控制目标Fd，通过所述接触力感知模块得到的远端关节实际接触力为F，所述接触力感知模块计算Fd与F之间的误差，并将计算得到的误差传输给所述接触力PI控制器，所述接触力PI控制器根据所述误差确定出控制量，并将所述控制量传输给所述电机电流控制器，所述电机电流控制器通过控制所述驱动控制模块来驱动电机带动所述缆绳1e运动，从而拖动柔性手指发生变形运动。
其中，所述形状感知模块通过应变信号求得关节的变形和实际转角；通过所述检流电阻来检测获得电机电流，通过电机电流与拉力标定关系来得到所述电机8的拉力。所述接触力感知模块通过所述关节形状及拉力来求得接触力，以实现接触力的反馈。本实施方式中，柔性关节的弹性以及应变信号具有一定的噪声，故将所述接触力PI控制器作为外环采用较低的控制频率，而电机电流控制器采用较高的控制频率，如此系统较容易稳定，且具有更好的控制效果。
所述接触力感知模块获取接触力包括以下步骤：
(1)通过离线存储关节应变模态和在线采集应变，由形状感知模块得到手指关节形状，通过采集电机电流，由标定关系得到电机拉力Fd。
(2)由所述应变传感器采集的应变信号来获得所述应变传感器位置处的弯矩M(si)，M(si)＝2EIε(si)/h，i＝1,2,3。
(3)由关节变形的几何关系得到接触力和拉绳拉力在应变传感器位置处的力臂d1(si)和d2(si)。
(4)由力矩平衡方程求解得到三个接触力FN(si)，FN(si)＝(Fd·d2(si)-M(si))/d1(si)，正接触力可以用它们的均值来表示：
Figure BDA0001730311820000101
以上获取接触力需要在线采集的信号包括远指关节三个位置的应变及电机电流，不需要外置传感器，感知得到的接触力用于力位反馈控制系统的接触力反馈。
本发明提供的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，所述力位反馈控制系统的惠斯通电桥等完成柔性机器人的应变信号的采集，同时采用检流电阻来检测电机电流，从而根据标定关系得到电机拉力，进而控制电机驱动柔性机器人的变形部位运动。此外，所述力位反馈控制系统采用力位感知模块来根据应变信号、离线的应变模态及电机拉力来获得变形部位的角度及接触力，实现了角度及接触力的反馈，且形状及位置控制的准确性较高，灵活性较好。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：
所述力位反馈控制系统包括分别设置在柔性机器人上的主控电路板及应变传感器，所述主控电路板上设置有惠斯通电桥、力位感知模块及驱动控制模块，所述力位感知模块连接于所述驱动控制模块，所述驱动控制模块连接于所述柔性机器人的电机以控制所述电机运动，进而使得所述柔性机器人发生变形；所述惠斯通电桥电性连接所述应变传感器及所述力位感知模块；所述力位感知模块包括形状感知模块及接触力感知模块；
所述应变传感器用于检测所述柔性机器人的应变信号，并将检测到的应变信号传输给所述惠斯通电桥；经过所述惠斯通电桥后的电桥差分信号传输至所述力位感知模块；所述形状感知模块通过离线存储的应变模态及接收到的应变信号来得到变形部位的角度，进而得到所述变形部位的形状；同时通过所述电机的电流及电机电流与拉力标定关系来得到所述电机的拉力，所述接触力感知模块通过所述变形部位的形状及所述电机的拉力来求得所述变形部位的接触力，由此实现了角度及接触力的反馈；
所述力位反馈控制系统还包括接触力PI控制器及所述电机电流控制器，所述接触力感知模块连接于所述接触力PI控制器，所述接触力PI控制器连接于所述电机电流控制器，所述电机电流控制器连接于所述驱动控制模块；所述接触力PI控制器的控制频率小于所述电机电流控制器的频率。
2.如权利要求1所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述力位反馈控制系统还包括检流电阻，所述检流电阻设置在所述电机上，其用于检测所述电机的电流，并将检测到的电流传输给所述力位感知模块。
3.如权利要求1所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述力位反馈控制系统还包括IO及通信模块，所述IO及通信模块连接于力位感知模块，其用于控制所述主控电路板的输入及输出；所述IO及通信模块包括IO子模块及通信子模块，所述IO子模块用于控制开关量信号，所述通信子模块用于与远程操作者通讯，以接收控制指令或者上传所述变形部位的状态信息。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述力位反馈控制系统还包括运算放大器、应变信号滤波器及模数转换器；所述主控电路板上还设置有应变信号差分器；所述运算放大器连接所述惠斯通电桥及所述模数转换器；所述模数转换器连接于所述应变信号滤波器，所述应变信号差分器连接所述应变信号滤波器及所述力位感知模块。
5.如权利要求1-3任一项所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述力位反馈控制系统还包括角度PI控制器及电机角度控制器，所述形状感知模块连接于所述角度PI控制器，所述角度PI控制器连接于所述电机角度控制器，所述电机角度控制器连接于所述驱动控制模块。
6.如权利要求5所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述角度PI控制器的控制频率小于所述电机角度控制器的控制频率。
7.如权利要求1-3任一项所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述变形部位为仿人机械手；所述仿人机械手包括五个结构相同的柔性手指，所述柔性手指是一体成型的，其设置有驱动缆绳，所述驱动缆绳连接于所述电机，且其沿所述柔性手指的长度方向设置。
8.如权利要求7所述的用于柔性机器人的力位反馈控制系统，其特征在于：所述柔性手指的关节采用柔性橡胶及弹簧薄片的复合结构，所述应变传感器设置在所述关节内。
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CN111098309A (zh) * 2020-01-06 2020-05-05 江南大学 一种机械臂混杂控制方法、装置及系统
CN111248920A (zh) * 2020-02-26 2020-06-09 湖南中大检测技术集团有限公司 一种基于柔性应变传感器的测量系统
CN113043270B (zh) * 2021-02-23 2022-09-06 哈尔滨工业大学（深圳） 基于工装条件下的绳驱柔性机械臂自动高精度复位方法
CN113288433B (zh) * 2021-05-23 2022-05-24 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种适用于机器人手术的器械
CN113510708B (zh) * 2021-07-28 2021-12-28 南京航空航天大学 一种基于双目视觉的接触式工业机器人自动标定系统
CN113910270B (zh) * 2021-10-25 2023-06-16 哈尔滨工业大学 一种软体关节弯曲角度传感器及刚柔混合手感知测量方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8424941B2 (en) * 2009-09-22 2013-04-23 GM Global Technology Operations LLC Robotic thumb assembly
CN104191429B (zh) * 2014-07-28 2016-04-27 南京航空航天大学 一种腱驱动机械手位置和腱张力的混合控制方法及控制装置
CN106483964B (zh) * 2015-08-31 2019-12-31 中南大学 一种基于接触力观测器的机器人柔顺控制方法
CN107696048B (zh) * 2017-10-31 2019-12-20 华中科技大学 一种具有力位传感的刚柔耦合机械手指及其感知方法
CN107825449A (zh) * 2017-11-30 2018-03-23 南京邮电大学 肌腱驱动型单指灵巧手及其控制系统和控制方法

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