[發明專利]一種利用人造突觸網絡系統實現智能分揀的軟體機械手

有效

• 申請號: 201810358287.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108673534B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 郭立強;韓慧;李可;胡永斌;丁建寧;程廣貴
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J9/16;B25J19/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及軟體機器人技術領域，特指一種利用人造突觸網絡系統實現智能分揀的軟體機械手。本發明的軟體手采用PDMS制成。通過光感傳感器采集信息傳遞給第二層網絡，以此控制導氣管對軟體手的充氣和抽氣，實現軟體手的抓取操作。當光感傳感器檢測到物體并對其特征信息進行收集，隨后將所收集的信息反饋給第二層網絡，第二層網絡將接收的信息與預先訓練的信息進行比對，核對后決策是否進行抓取。若判斷信息為抓取，則控制電磁閥對軟體手進行放氣，手指收縮向內收攏，實現抓取。

技術領域

本發明涉及軟體機器人技術領域，特指一種利用人造突觸網絡系統實現智能分揀的軟體機械手。

背景技術

機械手已廣泛應用于人類社會生活和生產的各個方面，解放了人類的繁重勞動，實現了工業自動化。傳統機械手大多由金屬材料制作而成，通過剛性運動副連接，能夠實現精準運動。此類機械手主要負責工業現場中結構性的、重復的、笨重的、較危險的工作。但由于材料和結構限制，在非結構化環境中剛性機械手往往安全性差，適應性有限，靈活性不足。在剛性機械手與環境的交互過程中很難實現兩者的匹配，并且依靠傳感和控制實現安全交互不僅帶來技術上的難度，也使得整套裝置成本較高，不利于推廣應用。

自然界中，生物體通過軟組織實現靈活運動，在各項動作和運動中能夠保持最佳動態特性，并能迅速適應復雜環境。科研人員充分利用和發揮柔性材料的“機械智能”，對自然生物進行仿生。對比剛性材料，柔性材料具有更加豐富的響應特性，這不僅帶來機械手功能上的靈活性和順應性，也為其設計和控制方法提供了多種可能。科研人員利用諸如橡膠、聚合物、智能材料、多功能材料等柔性材料制造出了軟體手，大大降低了控制的復雜度，實現軟體手的靈活運動，與環境進行安全高效地交互。公告號為CN206011127U的中國實用新型專利公開了一種組合式氣動柔性手指。該柔性手指采用硅膠制成，由氣體驅動實現抓取動作，但由于結構限制，該組合式氣動柔性手指無法實現球形物體的抓取。作為軟體機器人領域的一個分支，軟體手正在迅速發展，憑借良好的主被動適應性、安全性以及復雜環境適應性等性能優勢，必將在生產生活的諸多領域發揮重要應用價值。因此，設計和開發一種具有多自由度，如同人手實現靈活智能操作的軟體手具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用人造突觸網絡系統實現可控操作的軟體機械手及其制作方法：

(1)天然硫化乳10wt％、白乳膠10wt％、醫用石膏粉5wt％、滑石粉64wt％、醫用酒精4wt％、醫用甘油1wt％、醫用凡士林5wt％、淀粉顏料1wt％。將配方中的淀粉顏料用醫用酒精化開，再添加醫用甘油、醫用凡士林混和均勻；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、醫用石膏粉添加進去，攪拌均勻即成克隆粉。利用該克隆粉制作人手模型。取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；

(2)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的膠水比靠手心一側的膠水厚0.2-0.4cm，靠手心的一側留有通氣孔，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；(4)由人工神經突觸器件陣列構成人造突觸網絡系統的第二層網絡，將待抓取物體的特征信息轉換成電信號輸入人造突觸網絡系統，對其進行學習訓練，使之能夠智能判斷待分揀的物體是否需要進行抓取動作。利用現有的信號傳感器作為人造突觸網絡系統的第一層，人造突觸器件，如憶阻器、突觸晶體管等器件陣列作為人造突觸網絡系統的第二層。第二層網絡的4個突觸前神經元與4個突觸后神經元通過16個人造突觸陣列建立兩兩連接，這兩層網絡共同構成一個人工突觸網絡系統。由于人造突觸網絡系統具有容錯性，即使輸入信息中某部分發生錯誤，也能使整個網絡系統繼續運行，相較傳統的計算機程序而言，更加智能化。