[發明專利]一種氣動軟體手控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201710332875.5
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107065618B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 郝麗娜;陳洋;郭少飛
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 21234 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李曉光<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種氣動軟體手控制系統，其特征在于：包括控制器、功率放大器、運算放大器、氣壓傳感器、彎曲傳感器以及上位機，其中，氣壓傳感器設于與氣動軟體手內腔相通處，其信號線接至控制器的輸入端；彎曲傳感器貼覆于氣動軟體手彎曲部位內側，其信號線經運算放大器接至控制器的輸入端；控制器與上位機進行雙向通訊連接，控制器根據上位機的控制指令輸出PWM信號經功率放大器送至氣動部件，驅動氣動軟體手動作；

手指內側附有防止手指產生徑向膨脹的不可收縮纖維層；

彎曲傳感器貼覆于氣動軟體手的一個手指彎曲部位內側，與手指相對位置保持不變；

包括上位機控制程序和氣動軟體手控制程序，上位機控制程序包括彎曲-壓力檢測子程序和彎曲-直徑檢測子程序，其中彎曲-直徑檢測子程序控制過程如下：

上位機發送指令，控制器接收上述指令并產生PWM信號，驅動氣動軟體手彎曲變形；

判斷驅動氣動軟體手內腔壓力是否達到期望值；

如果沒有達到期望值，則氣動軟體手繼續產生彎曲運動；

通過彎曲-壓力關系模塊計算預測彎曲值；

當預測彎曲值大于實測彎曲值時，氣動軟體手停止運動，記錄彎曲值；

通過彎曲-直徑關系模塊計算得到物體直徑，并在上位機顯示；

氣動軟體手復位到初始狀態，一次彎曲-直徑檢測過程結束；

彎曲-壓力檢測子程序控制過程如下：

氣動軟體手產生彎曲運動后，判斷驅動氣動軟體手內腔壓力是否達到最大值；

如果沒有達到最大值，則氣動軟體手繼續產生彎曲運動；

通過彎曲-壓力關系模塊計算預測彎曲值；

當預測彎曲值大于實測彎曲值時，記錄實測彎曲值，通過彎曲-壓力關系模塊得到期望壓力值，并將其乘以權重系數，得到穩態抓取壓力值；

判斷是否達到需求的穩態抓取時間；

如果達到需要的穩態抓取時間，則一次彎曲-壓力檢測過程結束；

彎曲—壓力關系模塊通過MATLAB軟件擬合得到，具有以下關系式

(1)

其中，為彎曲值，為壓力值，、均為擬合參數值；

或者，彎曲—直徑關系模塊通過MATLAB軟件擬合得到，具有以下關系式

(2)

其中，為彎曲值、為直徑值，、、均為擬合參數值。

2.按權利要求1的所述的氣動軟體手控制系統，其特征在于：氣動軟體手為3~5指。

3.按權利要求1的所述的氣動軟體手控制系統，其特征在于：當預測彎曲值大于實測彎曲值，則轉至上位機發送指令，控制器接收上述指令并產生PWM信號，驅動氣動軟體手彎曲變形步驟；

或者，如果驅動氣動軟體手內腔壓力已達到期望值，則氣動軟體手復位到初始狀態，則轉至上位機發送指令，控制器接收上述指令并產生PWM信號，驅動氣動軟體手彎曲變形步驟。

4.按權利要求1的所述的氣動軟體手控制系統，其特征在于：如果沒有達到需要的穩態抓取時間，判斷氣動軟體手內腔壓力是否達到穩態抓取壓力值；

如果氣動軟體手內腔壓力達到穩態抓取壓力值，則保持由上位機向控制器發送保持壓力指令，轉至判斷是否達到需求的穩態抓取時間步驟。

5.按權利要求1的所述的氣動軟體手控制系統，其特征在于：

如果預測彎曲值不大于實測彎曲值，則轉至氣動軟體手產生彎曲運動步驟；

或者，如果驅動氣動軟體手內腔壓力已達到最大值，則氣動軟體手復位到初始狀態，轉至氣動軟體手產生彎曲運動步驟。