[發明專利]融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統

在審

• 申請號: 202111492543.6
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114131635A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 李可;胡元棟;李光林;魏娜;田新誠;李貽斌;宋銳;侯瑩;何文晶
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J9/16;B25J15/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：包括：

腦電信號采集模塊，用于采集使用者的腦電信號；

視覺信息采集模塊，用于采集視覺信息；

多自由度輔助抓握外肢體機器人，具有多自由度的機械手，所述機械手五指上分別設置有傳感器，用于檢測相應觸覺信息；

控制系統，被配置為從視覺信息中提取待抓握物體位置和待選位置，對腦電信號進行處理分析，獲取運動意圖，控制機械手按照所述運動意圖，執行抓握動作，以將目標物體移至目標位置，在上述抓握執行過程中接收機械手反饋的觸覺信息，根據觸覺信息與預設閾值的差值控制機械手的抓握力。

2.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統對腦電信號進行處理分析的過程包括：對腦電信號進行濾波處理后，提取設定頻段的特征，對提取的特征進行分類，確定運動意圖，根據運動意圖對預先設置好的機械手控制指令進行組合。

3.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述運動意圖包括目標物體、目標位置和動作指令。

4.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述視覺信息采集模塊包括設置于使用者前方的成像裝置，用于檢測待抓握物體和環境信息。

5.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統從視覺信息中提取待抓握物體位置和待選位置的具體過程包括：對成像裝置采集的圖像進行識別，確定各個待選位置的大致區域，提取各個待選位置的坐標；對待抓握物體所在區域的點云數據中提取關鍵點，計算關鍵點的三維快速點特征直方圖，描述兩點間法線的相對方向，并與已知模型的可能待識別目標的直方圖進行比較，得到點對點的對應關系，確定待抓握物體的位置。

6.如權利要求5所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統從視覺信息中提取待抓握物體位置和待選位置時，還需要確定機械手的位置，所述機械手的位置由機械手上的定位模塊確定；

或根據視覺信息機械手所在區域的點云數據中提取關鍵點，計算關鍵點的三維快速點特征直方圖，描述兩點間法線的相對方向，并與已知模型的可能待識別目標的直方圖進行比較，得到點對點的對應關系，確定機械手的位置。

7.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統在機械手執行抓握動作前，以視覺信息和運動意圖作為優先控制輸入，所述機械手根據運動意圖解碼后的分類結果選擇抓握控制模式，結合視覺信息，計算機械手相對目標物體的距離、位姿，并根據距離和位姿確定機械手的運動路徑。

8.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統在機械手執行抓握動作時，以機械手反饋的觸覺信息作為優先控制輸入，結合機械手預先設置的固有運動模式完成對物體的抓握控制。

9.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述控制系統在機械手執行抓握動作，并移動目標物體的過程中，以運動意圖和實時獲取的視覺信息作為前饋控制依據，以機械手觸覺信息作為反饋控制來源，實現對目標物體的移動控制。

10.如權利要求1所述的一種融合視觸覺主動感知的多自由度輔助抓握外肢體機器人系統，其特征是：所述傳感器為力傳感器，所述控制系統將各力傳感器的檢測值與其閾值進行作差，當差值超過設定范圍時，調整相應機械手手指的動作，增大或減少抓握力，直至檢測值與其閾值的差值在設定范圍內。