[發(fā)明專利]一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手

有效

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• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108673534B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭立強(qiáng);韓慧;李可;胡永斌;丁建寧;程廣貴
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J9/16;B25J19/00
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1.一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手，其特征在于，所述軟體機(jī)械手包括電源開關(guān)A、軟體手、人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、距離傳感器、氣源分配器、電磁閥、驅(qū)動器、電動比例調(diào)節(jié)閥、氣泵、D/A轉(zhuǎn)換器、電源開關(guān)B、A/D傳感器、信號放大器、導(dǎo)氣管、傳送帶；軟體手手背上安裝有人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，手心上安裝有距離傳感器；電源開關(guān)A連接軟體手手背上的人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與D/A轉(zhuǎn)換器連接，D/A轉(zhuǎn)換器與信號放大器連接，信號放大器與電源開關(guān)B連接；氣源分配器、電磁閥、驅(qū)動器、電動比例調(diào)節(jié)閥和氣泵組成模塊B；電源開關(guān)B主要功能為控制模塊B的電路的開關(guān)，控制電路強(qiáng)電流；所述氣源分配器第一端與導(dǎo)氣管連接，導(dǎo)氣管通過軟體手手心上的通氣孔伸入軟體手每根手指內(nèi)部；氣源分配器第二端與電磁閥連接，氣源分配器第三端與電動比例調(diào)節(jié)閥連接；電動比例調(diào)節(jié)閥與氣泵連接，電磁閥與驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與電源開關(guān)B連接；驅(qū)動器與電源開關(guān)B中間有一條支路連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器與距離傳感器連接；傳送帶位于軟體手下方。

2.如權(quán)利要求1所述的一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手，其特征在于，所述軟體手采用如下方法制備：以10wt％的天然硫化乳、10wt％的白乳膠、5wt％的醫(yī)用石膏粉、64wt％的滑石粉、4wt％的醫(yī)用酒精、1wt％的醫(yī)用甘油、5wt％的醫(yī)用凡士林、1wt％的淀粉顏料作為克隆粉原料；將配方中的淀粉顏料用醫(yī)用酒精化開，再添加醫(yī)用甘油、醫(yī)用凡士林混和均勻；將天然硫化乳與白乳膠混和均勻后與上述的混和液混勻；在混和液中將滑石粉、醫(yī)用石膏粉添加進(jìn)去，攪拌均勻即成克隆粉；利用該克隆粉制作人手模型，取克隆粉和水的重量比例按照1:5，攪拌兩分鐘，并將手伸入液體中等待凝固，時間為1-3分鐘；等待模型凝固后，在模型中倒入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)，并使手指靠手背一側(cè)的膠水比靠手心一側(cè)的膠水厚0.2-0.4cm，靠手心的一側(cè)留有通氣孔，等待凝固后，剝離由克隆粉制成的手模，得到與人手形狀、指紋完全一致的軟體手。

3.如權(quán)利要求1所述的一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手，其特征在于，所述人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由兩層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，第一層由32×32的光感傳感器構(gòu)成，第二層由4×4人造突觸器件陣列構(gòu)成；事先將待分揀的物體的標(biāo)準(zhǔn)輸入第二層網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過訓(xùn)練，對應(yīng)的人造突觸器件權(quán)值發(fā)生變化，產(chǎn)生與人腦類似的記憶功能；由光感傳感器采集待抓取物體的形狀、大小、顏色的特征并轉(zhuǎn)換成電信號，通過不對稱STDP學(xué)習(xí)模式將待所采集的信息輸入第二層突觸網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練，與這些信號對應(yīng)的神經(jīng)元間的人造突觸器件的權(quán)重將發(fā)生改變。

4.如權(quán)利要求1所述的一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手，其特征在于，當(dāng)物體通過傳動帶傳送時，人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第一層為光感傳感器，用于采集待分揀物體的特征信息，并將特征信息傳遞給第二層突觸網(wǎng)絡(luò)，第二層突觸網(wǎng)絡(luò)將接收的信息與預(yù)先訓(xùn)練的信息進(jìn)行比對，核對后決策是否進(jìn)行抓取；若判斷信息為抓取，D/A轉(zhuǎn)換器將人造突觸網(wǎng)絡(luò)的圖像信號轉(zhuǎn)換成電信號，信號放大器對所接收信號進(jìn)行放大，接著傳遞到電源開關(guān)B，并打開電源開關(guān)B接通模塊B的電路，模塊B開始工作，接通電磁閥對軟體手指充氣，充氣速度由電動比例調(diào)節(jié)閥控制氣泵實(shí)現(xiàn)；氣體充入軟體手，手指膨脹伸長，在力的作用下，軟體手慢慢張開；機(jī)械手臂帶動軟體手下降，當(dāng)距離傳感器感應(yīng)到物體時，通過A/D轉(zhuǎn)換器將信息反饋給人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第二層網(wǎng)絡(luò)控制電磁閥抽取軟體手中的氣體，抽氣速度由電動比例調(diào)節(jié)閥控制氣泵完成，實(shí)現(xiàn)軟體手彎曲并攏；當(dāng)待抓取物體被軟體手抓緊后，控制機(jī)械臂帶動軟體手將物體運(yùn)送到指定位置，再對軟體手指進(jìn)行充氣，使其張開，將物體放置在目標(biāo)位置，完成對物體的搬運(yùn)的工作；若無需抓取，則傳送帶將物體傳送至另一目的地，從而實(shí)現(xiàn)分揀的目的。

5.如權(quán)利要求1所述的一種利用人造突觸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能分揀的軟體機(jī)械手，其特征在于，電磁閥對空氣流動方向進(jìn)行控制，以此控制軟體手的彎曲與伸展，電動比例調(diào)節(jié)閥控制空氣流量的大小，從而控制軟體手的伸展與收縮的速度與力度。