[發明專利]一種基于軟性手指的控制方法

有效

• 申請號: 201710637965.5
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107225576B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 管俊;王飛
• 申請（專利權）人: 哈工大機器人集團股份有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉娟娟

本發明涉及一種基于軟性手指的控制方法，所述方法包括：步驟1：機器人確定需要抓取的目標物體；步驟2：獲取確定的目標物體的形狀；機器人通過圖像傳感或者紅外線反射等方式獲取目標物體的形狀；步驟3：機器人確定目標物體的位置，并驅動軟性手指抓取目標物體；步驟4：在抓取目標物體以及后續移動過程中，實時計算最小抓力，并基于最小抓力來進行軟性手指的夾持，能夠在最大程度上增加軟手指與被抓取物體之間的接觸面積、減小了抓取力、減少了沖擊力；同時引入軟手指模型，解決夾持力控制，能夠降低多個手指同時加持時帶來的計算復雜度，尤其能夠在實時的力的控制時計算出瞬間夾持力以進行手指控制。

【技術領域】

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種基于軟性手指的控制方法。

【背景技術】

機械手是能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。為了能把物體抓住而由不因夾持力過大而對物體造成傷害,要解決兩個關鍵問題,一是能感知與測量壓覺和滑覺功能的機器人觸覺傳感器；二是應施加多大的夾持力。

在穩定抓取和靈活使用工具的過程中，人類手指的柔軟性扮演著很重要的作用。隨著新技術的快速發展，仿人機器人的應用也越來越廣泛。現有技術中的機械手的手指大多用剛性材料制作而成。剛性手指與被抓取物品之間的接觸面積小，所需的抓力也很大，不適合抓取用脆性、易碎材料制成的物品(如玻璃杯等)。另外，用剛性手指抓取目標物體最少需要三個手指才能實現穩定抓取。基于上述諸多問題，現在亟需一種新的基于軟性手指的控制方法，采用所述方法，能夠在最大程度上增加軟手指與被抓取物體之間的接觸面積、減小了抓取力、減少了沖擊力；同時引入軟手指模型，解決夾持力控制，能夠降低多個手指同時加持時帶來的計算復雜度，尤其能夠在實時的力的控制時計算出瞬間夾持力以進行手指控制。尤其解決了基于帶有多個軟性手指的仿人機械手的最小抓力算法問題。

【發明內容】

為了解決現有技術中的上述問題，本發明采用的技術方案如下：一種基于軟性手指的控制方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：機器人確定需要抓取的目標物體；具體為：機器人基于任務指派，搜索需要抓取的待選目標物體；在找到待選目標物體后進行待選目標物體的核對，將經過核對的待選目標物體確定為目標物體；

機器人基于任務指派，搜索需要抓取的待選目標物體；具體為：機器人通過人機交互界面或者遠程終端接收任務指派，解析指派的任務，當任務為抓取任務時，確定需要抓取的目標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物體；其中，基本屬性信息描述了目標物體最基本的屬性，所述基本屬性為容易獲取的屬性信息；

在找到待選目標物體后進行待選目標物體的核對，將經過核對的待選目標物體確定為目標物體；具體為：基于深度屬性信息進行目標物體的核對；其中，深度屬性信息描述了目標物體的除了基礎屬性之外的詳細屬性信息；所述深度屬性需要進行進一步計算或者啟動一個或者多個傳感器來獲取；

步驟2：獲取確定的目標物體的形狀；將所述形狀用于最小抓力的計算中；

步驟3：機器人確定目標物體的位置，并驅動軟性手指抓取目標物體；

步驟4：在抓取目標物體以及后續移動過程中，實時計算最小抓力，并基于最小抓力來進行軟性手指的夾持。

進一步的，步驟4具體為：通過目標物體的基本屬性和深度屬性信息，確定目標物體是否為脆性物體，如果是，實時計算最小抓力，并基于最小抓力來進行軟性手指的夾持；所述最小抓力為指尖與物體保持壓接觸且不發生相對滑動的最小的抓力；如果目標物體不是脆性物體，則不計算最小抓力，基于物體的質量查找預設抓力，并基于所述預設抓力進行目標物體的夾持。

進一步的，步驟4中的實時計算最小抓力，包括，步驟A1：建立軟性手指的線性接觸模型；步驟A2：建立機械手目標物體抓取模型；A3：基于步驟A1和A2建立的模型，通過拉格朗日乘子計算多個軟性手指對物體的最小抓力。