[發(fā)明專利]基于觸覺形狀感知的柔性機(jī)械手及觸覺形狀感知裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111072437.2
• 申請(qǐng)日: 2021-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN113733128B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁斌;尹向輝;李壽杰;王學(xué)謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)深圳國際研究生院
• 主分類號(hào): B25J13/08
• 分類號(hào): B25J13/08
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于觸覺形狀感知的柔性機(jī)械手，其特征在于，包括彈性軟囊和攝像機(jī)，所述彈性軟囊包括形成囊體的柔性薄膜，所述彈性軟囊內(nèi)充有透明流體介質(zhì)，所述柔性薄膜的表面均勻分布有角度感知靶標(biāo)，所述角度感知靶標(biāo)包括微透鏡陣列和位于所述微透鏡陣列下方的圖案層，所述微透鏡陣列中的微透鏡和所述圖案層中的圖案對(duì)應(yīng)地構(gòu)成多個(gè)靶點(diǎn)，當(dāng)所述彈性軟囊接觸到物體時(shí)，所述柔性薄膜變形，所述角度感知靶標(biāo)中的靶點(diǎn)隨之發(fā)生相應(yīng)的角度變化，由此所帶來的靶點(diǎn)圖案的變化由所述攝像機(jī)拍攝捕捉，其中，根據(jù)所述靶點(diǎn)圖案的變化確定靶點(diǎn)的角度變化，其中通過微透鏡陣列關(guān)聯(lián)視覺信號(hào)與靶點(diǎn)角度變化，根據(jù)靶標(biāo)的角度擬合接觸到的物體的形狀，進(jìn)而確定所述物體的形狀，所述柔性機(jī)械手根據(jù)所確定的物體形狀進(jìn)行物體抓取。

2.如權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述微透鏡陣列中的微透鏡對(duì)應(yīng)所述圖案層中的一個(gè)像素集，每個(gè)像素集包含3-4個(gè)像素點(diǎn)，每個(gè)角度只有其中一個(gè)像素點(diǎn)的光從對(duì)應(yīng)的微透鏡中出射。

3.如權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述圖案層包括多個(gè)中心圓點(diǎn)，所述中心圓點(diǎn)與周圍背景形成對(duì)比色，在角度變化時(shí)所述中心圓點(diǎn)的位置發(fā)生變化，通過處理拍攝的圖像獲得所述中心圓點(diǎn)的中心位置坐標(biāo)，從而確定靶點(diǎn)的角度變化。

4.如權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述角度感知靶標(biāo)提供隨角度變色的圖案。

5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述彈性軟囊內(nèi)充有固體顆粒與液體的透明混合液，抓取物體時(shí)將所述彈性軟囊內(nèi)的液體抽出，產(chǎn)生顆粒聚集效應(yīng)，使所述固體顆粒阻塞聚團(tuán)，所述彈性軟囊根據(jù)所述物體的表面形狀自適應(yīng)地改變形狀，并通過所述固體顆粒的阻塞聚團(tuán)作用夾緊物體，實(shí)現(xiàn)物體抓取。

6.如權(quán)利要求5所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述固體顆粒與液體混合成密度與水相近的懸浮液，密度為0.9-1.1g/cm³。

7.如權(quán)利要求6所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述固體顆粒為聚十二內(nèi)酰胺材料，所述液體為NaCl溶液或糖水溶液。

8.如權(quán)利要求7所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述液體為按重量份含0.9份NaCl與100份水的NaCl溶液；所述懸浮液由50到80份的所述固體顆粒與100份的所述NaCl溶液混合而成。

9.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，還包括用于進(jìn)行抓取的機(jī)械夾爪，所述透明流體介質(zhì)為透明氣體或透明液體。

10.如權(quán)利要求9所述的柔性機(jī)械手，其特征在于，所述彈性軟囊作為機(jī)械手手掌設(shè)置在所述柔性機(jī)械手的中央，所述機(jī)械夾爪設(shè)置在所述彈性軟囊的側(cè)邊。

11.一種觸覺形狀感知裝置，其特征在于，包括彈性軟囊和攝像機(jī)，所述彈性軟囊包括形成囊體的柔性薄膜，所述彈性軟囊充有透明流體介質(zhì)，所述柔性薄膜的表面均勻分布有角度感知靶標(biāo)，所述角度感知靶標(biāo)包括微透鏡陣列和位于所述微透鏡陣列下方的圖案層，所述微透鏡陣列中的微透鏡和所述圖案層中的圖案對(duì)應(yīng)地構(gòu)成多個(gè)靶點(diǎn)，當(dāng)所述彈性軟囊接觸到物體時(shí)，所述柔性薄膜變形，所述角度感知靶標(biāo)中的靶點(diǎn)隨之發(fā)生相應(yīng)的角度變化，由此所帶來的靶點(diǎn)圖案的變化由所述攝像機(jī)拍攝捕捉，其中，根據(jù)所述靶點(diǎn)圖案的變化確定靶點(diǎn)的角度變化，其中通過微透鏡陣列關(guān)聯(lián)視覺信號(hào)與靶點(diǎn)角度變化，根據(jù)靶標(biāo)的角度擬合接觸到的物體的形狀，進(jìn)而確定所述物體的形狀。