[發明專利]一種手掌具有跨模態觸覺傳感功能的氣動軟體多指手

在審

• 申請號: 202110352107.2
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113021394A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 管貽生;黃東煜;項超群;蘇滿佳;林尚燦
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/12;B25J19/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 戴濤

一種手掌具有跨模態觸覺傳感功能的氣動軟體多指手，包括作為手掌的充氣薄膜傳感裝置、設于所述手掌四周邊緣的多個氣動彎曲軟體手指、與所述手掌和氣動彎曲軟體手指連接的氣壓調節裝置，以及與所述充氣薄膜傳感裝置連接的控制裝置。本發明不僅能實現柔性抓取，保護被抓取物不被破壞，同時建立基于視覺的觸覺反饋，實現從視覺模態到觸覺模態的跨模態變換，建立觸覺傳感功能，識別出被抓物體的形狀，從而對物體進行分類。

技術領域

本發明涉及機器手技術領域，更具體地，涉及一種手掌具有跨模態觸覺傳感功能的氣動軟體多指手。

背景技術

隨著機器人技術的發展和自動化需求的提高，多指手被廣泛應用于自動化抓取作業。作為人手的替代工具，多指手需要表現出足夠的柔性和具備觸覺感知功能，以適應非結構化的復雜接觸環境。

公開號為CN110919687A的中國專利文獻，公開了一種內嵌柔性多模態觸覺傳感器的軟體夾爪，包括至少一個夾爪組件，其特征在于夾爪組件包括軟體夾爪、連接板和多模態觸覺傳感器,所述軟體夾爪為兩個，相對對稱設置在連接板兩端,軟體夾爪包括中空的軟體夾爪本體，中空部分構成第一氣室，軟體夾爪本體內側壁的外表面設有倒鉤齒槽，外側壁設為多組連續彎曲結構。但上述方案只能實現手指部位的柔性抓取，不能實現識別物體形狀從而進行分類。

發明內容

本發明的目的在于克服現有機器手不能實現柔性抓取的同時能夠識別物體形狀從而進行分類的不足，提供一種手掌具有跨模態觸覺傳感功能的氣動軟體多指手。本發明不僅能實現柔性抓取，保護被抓取物不被破壞，同時建立基于視覺的觸覺反饋，實現從視覺模態到觸覺模態的跨模態變換，建立觸覺傳感功能，識別出被抓物體的形狀，從而對物體進行分類。

本發明的目的可采用以下技術方案來達到：

一種手掌具有跨模態觸覺傳感功能的氣動軟體多指手，包括作為手掌的充氣薄膜傳感裝置、設于所述手掌四周邊緣的多個氣動彎曲軟體手指、與所述手掌和氣動彎曲軟體手指連接的氣壓調節裝置，以及與所述充氣薄膜傳感裝置連接的控制裝置。所述手掌和氣動彎曲軟體手指通過氣壓調節裝置進行充氣實現物體的抓取，同時氣壓調節裝置能控制氣壓不能過高導致破壞被抓物體。所述氣動彎曲軟體手指通過所述氣壓調節裝置充入一定氣壓之后能彎曲包覆被抓物體，同時能根據物體的大小和重量調節氣壓實現不同的抓取力度。所述充氣薄膜傳感裝置以及控制裝置能判斷物是否被抓取成功以及感應被抓取物體的三維幾何形狀，從而給被抓取物進行分類。

進一步的，所述充氣薄膜傳感裝置包括支架、設于支架頂部作為掌面的薄膜以及設于所述支架內部與所述薄膜配合使用的感應識別裝置，所述氣動彎曲軟體手指設在所述支架周向外側壁上。

進一步的，所述薄膜靠近所述感應識別裝置這一側面設有數個柱狀凸起，所述感應識別裝置包括攝像頭和照明板，所述攝像頭和照明板正對柱狀凸起，所述攝像頭與所述控制裝置通信連接。在抓取物體時，作為手掌的充氣薄膜裝置受到擠壓，導致薄膜發生形變帶動固定在薄膜上的柱狀凸起發生位移，照明板把薄膜及其柱狀凸起照亮后，攝像頭就能把柱狀凸起發生位移前后的狀態拍攝下來，傳輸到控制裝置上進行比對計算，最后得出物體與薄膜的接觸面積以及三維幾何形狀信息。這樣，就能建立基于視覺的觸覺反饋，實現從視覺模態到觸覺模態的變換。

進一步的，所述柱狀凸起朝向所述攝像頭的端面的顏色與其自身其他部分的顏色及所述薄膜朝向所述攝像頭的一側的顏色均不相同。這樣，使得柱狀凸起的端面更容易區別于薄膜朝向所述攝像頭的一側以及柱狀凸起除了端面外的部分表面顏色組成的背景顏色，攝像頭拍下的柱狀凸起的位移更加清晰，易于控制裝置識別。