[發明專利]用于確定由柔性末端執行器保持的物體的姿勢的系統和方法

有效

• 申請號: 202080076373.0
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114630739B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: N·S·庫普斯瓦米;A·阿爾斯波
• 申請（專利權）人: 豐田研究所股份有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/02;B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李穎

1.一種操縱由機器人的柔性末端執行器保持的物體的方法，所述機器人具有定位在柔性末端執行器處的一個或多個觸覺傳感器和一個或多個曲率傳感器，所述方法包括：

由處理設備從所述一個或多個觸覺傳感器接收觸覺數據；

由處理設備從所述一個或多個曲率傳感器接收曲率數據；

由處理設備從曲率數據確定柔性末端執行器的多個片段；

由處理設備將坐標系指派給所述多個片段中的每個片段；

由處理設備從觸覺數據確定物體與所述柔性末端執行器之間的每個接觸點的位置；

由處理設備計算相對變換的集合并確定每個點相對于坐標系中的一個坐標系的位置；

由處理設備根據觸覺數據從所確定的物體與所述柔性末端執行器之間的每個接觸點的位置生成連續數據；

由處理設備將所述連續數據提供給姿勢確定算法，所述姿勢確定算法使用所述連續數據來確定物體的姿勢；以及

由處理設備控制機器人以基于所確定的物體的姿勢來操縱物體。

2.如權利要求1所述的方法，其中將連續數據提供給姿勢確定算法包括將連續數據饋送到迭代最近點(ICP)算法。

3.如權利要求1所述的方法，其中接收曲率數據包括接收與柔性末端執行器的手指的內側構件的多個片段的曲率對應的信息。

4.如權利要求3所述的方法，其中計算相對變換的集合包括通過獲得沿著內側構件的所述多個片段中的一個片段的曲線繞平移θ的角度來計算坐標系相對于變換的變換，其中F_i是在片段i的近端處指派的坐標系，并且是與片段i和i+1相關聯的坐標坐標系之間的相對變換。

5.如權利要求4所述的方法，其中計算坐標系的變換被計算為

其中相對位置向量并且θ_i＝l_iκ_i，并且其中l_i是片段i的長度，κ_i是片段i的曲率，和R_z(θ_i)是表示繞旋轉θ_i的角度的旋轉矩陣。

6.如權利要求1所述的方法，其中確定物體與柔性末端執行器之間的每個接觸點的位置包括確定觸覺傳感器中的至少一個觸覺傳感器相對于柔性末端執行器的位置并從觸覺數據確定感測到的壓力的特點。

7.如權利要求1所述的方法，其中將坐標系指派給所述多個片段中的每個片段包括基于沿著所述柔性末端執行器的曲率的一個或多個拐點來指派坐標系。

8.一種機器人，包括：

柔性末端執行器，包括一個或多個柔性手指，所述一個或多個柔性手指中的每個柔性手指由柔性內側構件限定；

一個或多個曲率傳感器，被定位成感測所述一個或多個柔性手指中的每個柔性手指的曲率并生成與曲率對應的曲率數據；

一個或多個觸覺傳感器，被定位成與所述一個或多個柔性手指中的每個柔性手指相鄰，所述一個或多個觸覺傳感器被配置為感測由柔性末端執行器與由所述柔性末端執行器保持的物體之間的接觸造成的柔性內側構件的一個或多個變形的位置并生成與所述一個或多個變形的位置對應的觸覺數據；以及

計算設備，通信地耦合到所述一個或多個曲率傳感器和所述一個或多個觸覺傳感器，所述計算設備被編程為通過從曲率數據和觸覺數據生成連續數據并將所述連續數據饋送到姿勢估計算法來確定由所述柔性末端執行器保持的物體的姿勢。

9.如權利要求8所述的機器人，其中所述一個或多個柔性手指中的每個柔性手指是鰭狀指。

10.如權利要求8所述的機器人，其中所述一個或多個曲率傳感器包括部署在所述一個或多個柔性手指中的每個柔性手指的表面上的柔性材料的條。

11.如權利要求10所述的機器人，其中所述柔性材料的條包括多個曲率感測片段。