附件C：譯文

多感官模塊化DLR-HIT靈巧手的硬件和軟件架構(gòu)

劉宏，IEEE會員，Peter Meusel, Gerd Hirzinger, IEEE會員，金明河，劉伊威，謝宗武

摘要：本論文介紹了最近開發(fā)的具有多感官且結(jié)構(gòu)緊湊的德國宇航中心（DLR）—哈爾濱工業(yè)大學(xué)（HIT）靈巧手的硬件和軟件設(shè)計(jì)。該靈巧手具有4個相同的手指組成，還有一個相對于手掌開合的自由度。在每一個手指，有一個現(xiàn)場可編程
門陣列（FPGA）收集數(shù)據(jù)，無刷直流電機(jī)驅(qū)動，通過點(diǎn)于點(diǎn)的串行通信方式(PPSeCo)完成與手掌中的FPGA通信。基于浮點(diǎn)DSP的高速數(shù)據(jù)處理和FPGA與手掌FPGA的高速（可達(dá)25Mb/s）時時串行通信，硬件系統(tǒng)的核心是可編程通信接口(PCI)。為了實(shí)現(xiàn)靈巧手的高度模塊化和可靠性，高度機(jī)電一體化和模擬信號就地?cái)?shù)字化可以實(shí)現(xiàn)尺寸最小化和電纜數(shù)目（包括電源線共5根）最少和防止數(shù)據(jù)通信被外界干擾。并且按照靈巧手的硬件結(jié)構(gòu)，建立起一個分層次的軟件結(jié)構(gòu)去執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和對靈巧手的控制。它提供基本的應(yīng)用編程接口的功能去連接所有硬件資源的數(shù)據(jù)獲取，并計(jì)算和遠(yuǎn)程控制。加上精細(xì)的包裝設(shè)計(jì)，靈巧手看起來更加像人手。
索引詞：機(jī)器人靈巧手，DSP，可編程門陣列（FPGA），模塊化

Ⅰ.介紹
機(jī)器人靈巧手的研發(fā)是一個許多研究人員從事的具有挑戰(zhàn)性的工作。在過去的三十年中，已經(jīng)研制出許多機(jī)器人靈巧手[1]-[5]。這些設(shè)備使機(jī)器人靈巧手抓取和操縱物體成為了可能。自從1997年開始，德國宇航中心就已經(jīng)開發(fā)出兩代多感官機(jī)器人靈巧手：DLR靈巧手Ⅰ[6]和Ⅱ[7]。兩種手都是高度集成化的多感官機(jī)電一體化的靈巧手。在DLRⅠ靈巧手的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制出了更加強(qiáng)大、更加可靠的DLRⅡ靈巧手。在手和主微處理器間的線路明顯減少，由400多條減少到只有12條。無刷直流電機(jī)，諧波減速器，帶傳動和差動傘齒輪傳動的優(yōu)化組合使指尖力高達(dá)30N。大拇指的一個額外自由度不僅使靈巧手能夠有力的抓取并且還能更好的操作物體。人們都清楚地認(rèn)識到，DLRⅡ靈巧手是世界上最好的靈巧手之一。盡管如此，在另一個方面，由于它的高度集成化，制造出這樣一個靈巧手并不容易，尤其是電機(jī)都是特殊設(shè)計(jì)并且霍爾模擬傳感器都必須小心粘貼和校準(zhǔn)的驅(qū)動系統(tǒng)。自從2001年起，在DLRⅡ靈巧手設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，哈爾濱工業(yè)大學(xué)