[發明專利]基于壓力傳感器陣列的機器人靈巧手曲面跟蹤方法

有效

• 申請號: 201310189828.1
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103223675A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 李耀;施益智;張明焜;傅艦艇;陳健;馬磊;張為
• 申請（專利權）人: 重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于機器人靈巧手控制技術領域，涉及一種基于壓力傳感器陣列的機器人靈巧手曲面跟蹤方法。

背景技術

隨著科技的發展，機器人逐漸成為了人類探索未知領域的有力工具。為了實現對未知環境和物體的有效探索或操作，機器人除了要具有良好的可控性以及自主操作能力以外，還必須具備執行精細操作的能力。機器人末端執行器的活動能力和作業水平對于機器人完成任務具有十分重要的意義，而傳統的末端操作器雖然具有結構簡單和操作方便等優點，但是通用性差、感知能力有限且無法對操作對象進行精細操作。在這樣一個背景下，面向更廣泛應用的、多指的、多自由度且具有多種感知能力的機器人靈巧手逐漸成為了機器人末端操作器研究領域的熱門方向之一。

機器人靈巧手由多個手指構成，為了完成對物體的抓取和操作，需要多個手指進行協調配合，而協調配合的前提則是靈巧手本身能夠獲取足夠的操作對象或環境的信息，這就需要靈巧手具備多種感知能力。為了實現靈巧手的精確抓取和相關操作，需要獲得被操作物體的物理特征以及所處環境等等信息。眾所周知，人手可以通過在物體表面劃過來感知表面的凹凸和形狀。人們曾經一度以為機器人靈巧手也可以輕易的像人手一樣實現對曲面的跟蹤和形狀的感知，并基于此目的發明了置于手指上的觸覺傳感器、類似皮膚的觸覺傳感器以及微型觸覺傳感器芯片等等。但事實上這些觸覺傳感器基本上都被用于力的感知和測量，而不是在手指運動時感知所觸碰對象的曲面和輪廓。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于壓力傳感器陣列的機器人靈巧手曲面跟蹤方法，該方法可以讓機器人靈巧手以恒定的力劃過一個曲面，一方面可以實現平面檢測，另一方面可以預測未知物體的曲面，實現機器人靈巧手對未知物體的有效抓取控制以及在未知環境中實時有效的操作。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于壓力傳感器陣列的機器人靈巧手曲面跟蹤方法，包括以下步驟：步驟一：在機器人靈巧手上安裝壓力傳感器陣列；步驟二：掃描檢測壓力傳感器陣列中每個傳感器所受的正壓力大小；步驟三：挑選所受正壓力不為零且不在同一直線上的三個壓力傳感器；步驟四：根據步驟三所述三個壓力傳感器上所受正壓力的差異調節傳感器陣列所處平面與機器人靈巧手所接觸曲面之間的夾角，直至所述三個壓力傳感器上所受正壓力相等；步驟五：調節步驟四所述三個壓力傳感器所受的相同正壓力到指定值。

進一步，步驟三中不在同一直線上的壓力傳感器為4個或以上。

本發明的有益效果在于：本方法可以讓機器人靈巧手以恒定的力劃過一個曲面，一方面可以實現平面檢測，另一方面可以預測未知物體的曲面，實現機器人靈巧手對未知物體的抓取控制。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為具有壓力傳感器陣列的機器人靈巧手示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

本發明所提出的基于壓力傳感器陣列的機器人靈巧手曲面跟蹤方法，包括：步驟一：在機器人靈巧手4上安裝壓力傳感器陣列5；步驟二：掃描檢測壓力傳感器陣列5中每個傳感器所受的正壓力大小；步驟三：挑選所受正壓力不為零且不在同一直線上的三個壓力傳感器；步驟四：根據步驟三所述三個壓力傳感器上所受正壓力的差異調節傳感器陣列所處平面與機器人靈巧手所接觸曲面之間的夾角，直至所述三個壓力傳感器上所受正壓力相等；步驟五：調節步驟四所述三個壓力傳感器所受的相同正壓力到指定值。步驟三中不在同一直線上的壓力傳感器也可以為4個或以上。

圖1為具有壓力傳感器陣列的機器人靈巧手示意圖，如圖1所示，實體部分4代表靈巧手手指，方塊陣列5代表壓力傳感器陣列，當靈巧手手指4與外界物體觸碰時，壓力傳感器陣列5會感受到相應的壓力。

具體來說，當靈巧手手指4與外界物體觸碰時，壓力傳感器陣列5會感受到相應的壓力。通過掃描的方式檢測每個壓力傳感器的受力狀態，從中挑選所受正壓力不為零且不在一條直線上的三個壓力傳感器1、2、3，先根據壓力傳感器2和3之間所受正壓力的差異調整手指相應方向的角度直至壓力傳感器2和3所受壓力相等，然后再根據壓力傳感器1和2、3之間所受正壓力的差異調整相應方向的角度直至壓力傳感器1、2、3所受正壓力相等。當壓力傳感器1、2、3所受正壓力相等之后，調節它們與靈巧手所觸碰物體表面之間的壓力直至達到指定值。通過以上的調整過程可以實現機器人靈巧手對現場環境曲面的檢測，并為實現更好的抓取控制提供條件。

最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。