[發明專利]一種機器人抓取任務的觸覺感知方法

在審

• 申請號: 202110543747.1
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113510700A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 馬靜;彭麗;張德勝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08;G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08;G06T1/00;G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本文以薄膜壓力傳感器為中心搭建觸覺感知系統，采用視?觸覺融合的理論，研究機器人抓取任務中的柔性體抓取問題和抓取狀態的滑覺檢測問題，首先視覺感知系統將使用MATLAB標定工具箱進行雙目相機的標定和機械臂標定，標定完成后，采用檢測效率更高的YOLOv3算法對內置的目標檢測模塊進行開發，并結合深度信息處理模塊進行目標的三維坐標解算，完成二次開發，得到物體的坐標后，觸覺感知系統將調用預采集的觸覺信息庫，輸出合適的握力，控制機械爪進行抓握，抓取過程與基于視覺的抓取過程一致。

技術領域

本發明涉及觸覺感知及柔體抓取領域，具體涉及一種機器人抓取任務的觸覺感知方法。

背景技術

在應對未來機器人產業的挑戰，各大國紛紛發布了相關政策。機器人行業具有跨領域，多學科的特點，可以和很多學科、很多產業相互促進發展，現在的機器人都會搭載一定數量的感知系統使機器人具備類似于人類感官的能力。

觸覺感知系統在航天、工業、醫療等領域需求極為廣泛，對力學特性進行有效感知，最終具有等物理屬性的分類認知能力，觸覺的多模態感知系統豐富了機器人的工作種類與效率。

機器人目標抓取在任務中主要應用了視覺和觸覺，現在的很多觸覺融合系統都會通過各種各樣的抓取實驗來檢驗感知系統的好壞，因此，通過各類傳感器采集機器人工作過程中的觸覺等信息，實現觸覺的多模態傳感器信息融合對機器人自主化研究很有價值。

發明內容

本發明解決的技術問題是：針對柔體抓取及抓取狀態的滑覺檢測問題，提出一種機器人抓取任務的觸覺感知方法，實現機械爪的有效抓取。

本發明的技術解決方案是：一種機器人抓取任務的觸覺感知方法，步驟如下：

(1)觸覺感知關鍵技術分析；

(2)薄膜壓力傳感器等搭建觸覺感知系統；

(3)目標檢測算法選取和比較；

(4)觸覺感知系統進行柔體抓取實驗；

(5)通過實驗對抓取結果狀態檢測并進行驗證。

進一步地，所述步驟1包括：

基于針孔成像，空間中物體的三維坐標轉變成攝像機拍攝的二維圖像需要經歷四個基本的坐標系變換，即:世界坐標系→攝像機坐標系→圖像坐標系→像素坐標系；

采用P_w(X_w,Y_w,Z_w)^T表示世界坐標系，P_c(X_c,Y_c,Z_c)^T表示攝像機坐標系，P_u(X_u,Y_u)^T表示圖像坐標系，P(u,v)表示像素坐標系；

P_w與P_c之間的轉換關系如下：

其中，t,R分別表示平移矩陣和旋轉矩陣，具體表示形式如下：

t＝(t_x,t_y,t_z)^T,R＝R(α,β,γ)

其中，α,β,γ分別為與X_c,Y_c,Z_c軸的旋轉度；

P_c與P_u之間的轉換關系如下：

設焦距為f，則坐標轉換公式：

P_u與P之間的轉換關系如下：

設U軸和V軸像素之間的單個物理距離為k和l，則有如下轉換公式：