题目：基于机器视觉的灵巧手虚拟抓持平台的设计

随着机器人技术的不断发展和人类探索活动空间的不断扩大，灵巧手代替人手来完成危险、繁重等任务不仅可能，而且已经成为一个迫切的需要。为实现这一目标，灵巧手的抓持规划是一个需要解决的关键问题。本文以灵巧手的主从抓持规划为目标，设计了灵巧手虚拟抓持系统。该系统采用机器视觉作为人机接口，用来测量作为主手的人手运动信息。本文首先研究了利用计算机视觉动态跟踪和识别人手指尖位置的方法。利用运动连续性，并结合人手所特有的运动特点，设计了人手指尖运动跟踪识别算法。通过实验分析了该系统的实时性和识别率，结果表明，当人手手指以正常速度运动时，利用此算法对人手指端进行跟踪和识别，可以同时保证识别率和实时性的要求。然后，本文介绍了灵巧手虚拟抓持平台，包括对灵巧手虚拟抓持系统的功能需求分析和结构设计，虚拟物体三维模型的动态加载和实时渲染，主从映射算法，虚拟物体间的碰撞检测，抓持力的优化及优化力结果的验证。该系统以北航BH985型灵巧手为实例对象，对其进行了运动学正反解建模。最后通过单指映射实验、多指映射实验、抓持任务实验和单指控制精度实验，对包括机器视觉在内的灵巧手虚拟抓持仿真平台的整体性能进行了验证。结果表明，本文所提出的方法和系统有效可行。