[發(fā)明專利]一種夾爪指節(jié)的驅(qū)動控制方法及多自由度抓取裝置

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• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113146662A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王崢;朱文珮;盧承華;鄭曲樂;車海川;方忠桂;劉思聰
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué);王崢
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/08;B25J9/16
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 彭家恩;彭愿潔

1.一種夾爪指節(jié)的驅(qū)動控制方法，其特征在于，所述夾爪指節(jié)的末端設(shè)有軟體驅(qū)動器，所述軟體驅(qū)動器具有多層折疊結(jié)構(gòu)且用于在內(nèi)部流體的作用下通過伸縮方式驅(qū)動所述夾爪指節(jié)轉(zhuǎn)動，所述驅(qū)動控制方法包括：

獲取所述夾爪指節(jié)的控制指令，根據(jù)所述控制指令選擇所述夾爪指節(jié)的工作模式；所述工作模式為主動位置控制模式或被動柔順控制模式；

在所述主動位置控制模式下，計算所述夾爪指節(jié)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)位姿時所述軟體驅(qū)動器內(nèi)部所需的驅(qū)動壓力，控制充入或吸出存于所述軟體驅(qū)動器內(nèi)的流體，以將所述柔體驅(qū)動器內(nèi)部的流體壓力調(diào)節(jié)至所述驅(qū)動壓力；

在所述被動柔順控制模式下，控制截斷通向所述軟體驅(qū)動器的流體，以使所述軟體驅(qū)動器自適應(yīng)調(diào)節(jié)內(nèi)部的流體壓力。

2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于，所述獲取所述夾爪指節(jié)的控制指令，包括：感知所述夾爪指節(jié)的當(dāng)前位姿并在當(dāng)前位姿的基礎(chǔ)上進行判斷，若要所述夾爪指節(jié)產(chǎn)生抓取動作則生成進入所述主動位置控制模式的控制指令，若要所述夾爪指節(jié)承受剛性沖擊則生成進入所述被動柔順控制模式的控制指令。

3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于，在所述主動位置控制模式下，計算所述夾爪指節(jié)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)位姿時所述軟體驅(qū)動器內(nèi)部所需的驅(qū)動壓力包括：

獲取所述夾爪指節(jié)的目標(biāo)位姿，根據(jù)預(yù)設(shè)的感知模型對所述目標(biāo)位姿進行分析，得到所述軟體驅(qū)動器內(nèi)部所需的驅(qū)動壓力；

所述感知模型表示為p＝f^-1(x)，其中p為所述驅(qū)動壓力，x為所述目標(biāo)位姿，f為所述軟體驅(qū)動器內(nèi)部的流體壓力與所述夾爪指節(jié)所產(chǎn)生的位姿之間的函數(shù)關(guān)系。

4.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于，在所述主動位置控制模式下，控制充入或吸出存于所述軟體驅(qū)動器內(nèi)的流體包括：

在所述夾爪指節(jié)向第一方向轉(zhuǎn)動時，則控制一泵閥設(shè)備向所述軟體驅(qū)動器充入流體，以增大所述軟體驅(qū)動器內(nèi)的流體壓力；

在所述夾爪指節(jié)向相反的第二方向轉(zhuǎn)動時，則控制所述泵閥設(shè)備從所述軟體驅(qū)動器吸出流體，以減小所述軟體驅(qū)動器內(nèi)的流體壓力。

5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于，在所述被動柔順控制模式下，控制截斷通向所述軟體驅(qū)動器的流體包括：確定所述夾爪指節(jié)需承受剛體沖擊的情況下，控制一泵閥設(shè)備關(guān)閉流體經(jīng)過的閥門，從而截斷通向所述軟體驅(qū)動器的流體；所述軟體驅(qū)動器能夠通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)內(nèi)部的流體壓力抵消所述夾爪指節(jié)承受的剛體沖擊。

6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的驅(qū)動控制方法，其特征在于，還包括：在所述主動位置控制模式或所述被動柔順控制模式下，不斷獲取所述軟體驅(qū)動器內(nèi)部的流體壓力，在所述流體壓力超過警戒值時產(chǎn)生報警信息。

7.一種多自由度抓取裝置，其特征在于，包括：

機械夾爪，具有多個轉(zhuǎn)動的夾爪指節(jié)且每個所述夾爪指節(jié)的末端設(shè)有至少一個軟體驅(qū)動器；每個所述軟體驅(qū)動器具有多層折疊結(jié)構(gòu)且用于通過伸縮方式驅(qū)動所配合的夾爪指節(jié)轉(zhuǎn)動；

多個泵閥設(shè)備，分別與所述機械夾爪中的各軟體驅(qū)動器管路連接，每個所述泵閥設(shè)備用于充入或吸出所連接的軟體驅(qū)動器內(nèi)部的流體；

控制器，與各個所述泵閥設(shè)備信號連接，用于通過權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法控制各個所述泵閥設(shè)備以調(diào)節(jié)對應(yīng)的軟體驅(qū)動器內(nèi)部的流體壓力。

8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，每兩個所述夾爪指節(jié)形成一個夾爪手指，其中一個所述夾爪指節(jié)作為指根骨節(jié)，另一個所述夾爪指節(jié)作為指尖骨節(jié)；

所述指根骨節(jié)的一端通過十字轉(zhuǎn)動件連接在一指根基座上，且所述指根骨節(jié)和所述指根基座之間設(shè)有三個軟體驅(qū)動器；所述指根骨節(jié)上設(shè)有的三個軟體驅(qū)動器用于配合驅(qū)動所述指根骨節(jié)進行前后和/或左右的擺動；

所述指尖骨節(jié)的一端通過一字轉(zhuǎn)動件連接在所述指根骨節(jié)的另一端，且所述指尖骨節(jié)和所述指根骨節(jié)之間設(shè)有一個軟體驅(qū)動器；所述指尖骨節(jié)上設(shè)有的一個軟體驅(qū)動器用于驅(qū)動所述指尖骨節(jié)進行前后的擺動。