[發(fā)明專利]一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107322601B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設計）人: 李學勇;趙凱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發(fā)明公開了一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測裝置及方法；檢測裝置包括：機械手夾取系統(tǒng)，所述機械手夾取系統(tǒng)包括機械手和兩個機械手指；所述機械手為橫桿，兩個機械手指均為與橫桿垂直的豎桿，兩個機械手指分別安裝在橫桿的兩端；所述兩個機械手指用于夾持物體；其中一個機械手指上內嵌第一滑覺傳感器sensor1和第二滑覺傳感器sensor2，另外一個機械手指上內嵌第三滑覺傳感器sensor3；每個滑覺傳感器均用于檢測滑動位移量和滑動方向；每個滑覺傳感器均通過對應的A/D轉換器與存儲器連接，所述存儲器與DSP連接，所述DSP通過USB接口與控制計算機連接。從而實現(xiàn)物體姿態(tài)變化的定量檢測。檢測方法可以進一步用于被夾取物體連續(xù)軌跡監(jiān)測和跟蹤。

技術領域

本發(fā)明涉及一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測裝置及方法，涉及機器人操控領域。

背景技術

機器人在非結構環(huán)境中實現(xiàn)對物體的穩(wěn)定、靈活夾取，是機器人技術發(fā)展中最具挑戰(zhàn)的研究領域之一。在實際夾取操作中，被夾取物體不可避免會出現(xiàn)傾斜、滑移、旋轉等姿態(tài)變化等情況，如沿x、y、z軸的平移和繞三軸的轉角變化等。如果能對被夾取物體的姿態(tài)變化進行實時定量檢測并反饋給機械手，機械手控制器會根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)做出相應的操作，則可大大提高夾取的穩(wěn)定性和操作的靈活性。

目前，對被夾取物體的姿態(tài)變化檢測方法主要有兩類：一是采用視覺方法，即通過在機械手外部布置相機來監(jiān)測被夾取物體的姿態(tài)變化，這種方法缺點是相機光路易被工件或機械手遮擋，影響適用范圍，另外，檢測效果對環(huán)境照明也比較敏感；二是采用觸覺傳感器方法，即通過機械手指與被抓物體的觸覺傳感信息來判斷被夾取物體的姿態(tài)變化，這種方法盡管可以克服視覺方法的缺點，其缺點是只能定性的檢測，只能檢測被夾取物體姿態(tài)變化是平移、旋轉還是翻滾，無法對姿態(tài)變化進行定量測量。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提出一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測裝置及方法，本方法通過嵌入到機械手指內的三個滑覺傳感器來實現(xiàn)，其原理是首先采用滑覺傳感器檢測姿態(tài)變化前后物體表面滑動位移量大小及方向，然后通過幾何空間變換得到被夾取物體沿x、y、z方向的平移距離和繞x、y、z軸的轉角變化，從而實現(xiàn)物體姿態(tài)變化的定量檢測。檢測方法可以進一步用于被夾取物體連續(xù)軌跡監(jiān)測和跟蹤。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測裝置，包括：機械手夾取系統(tǒng)，所述機械手夾取系統(tǒng)包括機械手和兩個機械手指；所述機械手為橫桿，兩個機械手指均為與橫桿垂直的豎桿，兩個機械手指分別安裝在橫桿的兩端；所述兩個機械手指用于夾持物體；

其中一個機械手指上內嵌第一滑覺傳感器sensor1和第二滑覺傳感器sensor2，另外一個機械手指上內嵌第三滑覺傳感器sensor3；三個滑覺傳感器均為全方向性滑覺傳感器，每個滑覺傳感器均用于檢測滑動位移量和滑動方向；

每個滑覺傳感器均通過對應的A/D轉換器與存儲器連接，所述存儲器與DSP連接，所述DSP通過USB接口與控制計算機連接。

一種被機械手夾取的物體的姿態(tài)變化檢測方法，包括如下步驟：

步驟(1)：建立機械手坐標系O-XYZ；建立被夾取物體坐標系o-xyz；將三個滑覺傳感器分別安裝到機械手指中；

步驟(2)：機械手上的機械手指夾取物體，每個滑覺傳感器采集被夾取物體的坐標值；

在當前狀態(tài)state(n-1)下，第i個滑覺傳感器輸出的坐標值為：其中，i＝1,2...,3，對應于sensor1,sensor2,sensor3三個滑覺傳感器；

在被夾取物體在機械手指上產生滑動之后的狀態(tài)state(n)下，第i個滑覺傳感器輸出的坐標值為：