[發(fā)明專利]一種基于軟性手指的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710637965.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107225576B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 管俊;王飛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈工大機(jī)器人集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉娟娟

1.一種基于軟性手指的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：機(jī)器人確定需要抓取的目標(biāo)物體；具體為：機(jī)器人基于任務(wù)指派，搜索需要抓取的待選目標(biāo)物體；在找到待選目標(biāo)物體后進(jìn)行待選目標(biāo)物體的核對，將經(jīng)過核對的待選目標(biāo)物體確定為目標(biāo)物體；

機(jī)器人基于任務(wù)指派，搜索需要抓取的待選目標(biāo)物體；具體為：機(jī)器人通過人機(jī)交互界面或者遠(yuǎn)程終端接收任務(wù)指派，解析指派的任務(wù)，當(dāng)任務(wù)為抓取任務(wù)時，確定需要抓取的目標(biāo)物體及其基本屬性信息和深度屬性信息，基于基本屬性信息搜索工作空間中的待選目標(biāo)物體；其中，基本屬性信息描述了目標(biāo)物體最基本的屬性，所述基本屬性為容易獲取的屬性信息；

在找到待選目標(biāo)物體后進(jìn)行待選目標(biāo)物體的核對，將經(jīng)過核對的待選目標(biāo)物體確定為目標(biāo)物體；具體為：基于深度屬性信息進(jìn)行目標(biāo)物體的核對；其中，深度屬性信息描述了目標(biāo)物體的除了基礎(chǔ)屬性之外的詳細(xì)屬性信息；所述深度屬性需要進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算或者啟動一個或者多個傳感器來獲取；

步驟2：獲取確定的目標(biāo)物體的形狀；將所述形狀用于最小抓力的計(jì)算中；

步驟3：機(jī)器人確定目標(biāo)物體的位置，并驅(qū)動軟性手指抓取目標(biāo)物體；

步驟4：在抓取目標(biāo)物體以及后續(xù)移動過程中，實(shí)時計(jì)算最小抓力，并基于最小抓力來進(jìn)行軟性手指的夾持；步驟4中的實(shí)時計(jì)算最小抓力，包括，步驟A1：建立軟性手指的線性接觸模型；步驟A2：建立機(jī)械手目標(biāo)物體抓取模型；A3：基于步驟A1和A2建立的模型，通過拉格朗日乘子計(jì)算多個軟性手指對物體的最小抓力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于軟性手指的控制方法，其特征在于，所述步驟A1：建立軟性手指的線性接觸模型，具體為：設(shè)置每個軟性手指的接觸力F與手指形變量d之間的線性關(guān)系；

其中：公式(1)采用每個軟性手指頂面的中心點(diǎn)為原點(diǎn)的LT局部坐標(biāo)系；F為軟性手指和目標(biāo)物體之間的接觸力，n個軟性手指在n個接觸點(diǎn)的接觸力表示為f1～fn；E是預(yù)設(shè)值，所述預(yù)設(shè)值和手指的材料相關(guān)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者收斂算法來確定；d為軟性手指沿z方向的形變量最大值；是體積分，表示軟性手指和目標(biāo)物體的重疊部分，所述重疊部分因?yàn)榻佑|力引發(fā)的彈性形變而形成；k是設(shè)定常數(shù)；BC是以任意角度α接觸時軟性手指沿z方向的形變量；r是軟性手指最大變形時的弦；x1,x2是沿x方向的積分上下限；R為軟性手指的半徑；x,y是xy平面坐標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于軟性手指的控制方法，其特征在于，所述步驟A2：建立機(jī)械手目標(biāo)物體抓取模型，具體為：A21建立機(jī)械手抓取模型和A22建立軟性手指接觸模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于軟性手指的控制方法，其特征在于，A21：建立機(jī)械手抓取模型，具體為：

建立以目標(biāo)物體的質(zhì)心為坐標(biāo)系的原點(diǎn)的坐標(biāo)系O；建立目標(biāo)物體的運(yùn)動方程，目標(biāo)物體的運(yùn)動方程采用的是坐標(biāo)系O；

其中；

其中：fi是第i個軟性手指在第i個接觸點(diǎn)的接觸力，也即第i個手指接觸目標(biāo)物體所產(chǎn)生的fix，fiy，fiz三個力的合力，其中，fix，fiz分別是fi的切向分量，fiy是fi的法向分量；fc是用向量的形式表示的多個軟性手指對目標(biāo)物體的接觸力，是目標(biāo)物體的慣性矩陣，是物體的位置和方向，是科氏項(xiàng)，是重力項(xiàng)，是扳手矩陣，取決于與接觸點(diǎn)的位置和物體的姿態(tài)，能夠進(jìn)行坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。