[发明专利]基于压力传感器阵列的机器人灵巧手曲面跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人灵巧手控制技术领域，涉及一种基于压力传感器阵列的机器人灵巧手曲面跟踪方法。

背景技术

随着科技的发展，机器人逐渐成为了人类探索未知领域的有力工具。为了实现对未知环境和物体的有效探索或操作，机器人除了要具有良好的可控性以及自主操作能力以外，还必须具备执行精细操作的能力。机器人末端执行器的活动能力和作业水平对于机器人完成任务具有十分重要的意义，而传统的末端操作器虽然具有结构简单和操作方便等优点，但是通用性差、感知能力有限且无法对操作对象进行精细操作。在这样一个背景下，面向更广泛应用的、多指的、多自由度且具有多种感知能力的机器人灵巧手逐渐成为了机器人末端操作器研究领域的热门方向之一。

机器人灵巧手由多个手指构成，为了完成对物体的抓取和操作，需要多个手指进行协调配合，而协调配合的前提则是灵巧手本身能够获取足够的操作对象或环境的信息，这就需要灵巧手具备多种感知能力。为了实现灵巧手的精确抓取和相关操作，需要获得被操作物体的物理特征以及所处环境等等信息。众所周知，人手可以通过在物体表面划过来感知表面的凹凸和形状。人们曾经一度以为机器人灵巧手也可以轻易的像人手一样实现对曲面的跟踪和形状的感知，并基于此目的发明了置于手指上的触觉传感器、类似皮肤的触觉传感器以及微型触觉传感器芯片等等。但事实上这些触觉传感器基本上都被用于力的感知和测量，而不是在手指运动时感知所触碰对象的曲面和轮廓。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于压力传感器阵列的机器人灵巧手曲面跟踪方法，该方法可以让机器人灵巧手以恒定的力划过一个曲面，一方面可以实现平面检测，另一方面可以预测未知物体的曲面，实现机器人灵巧手对未知物体的有效抓取控制以及在未知环境中实时有效的操作。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于压力传感器阵列的机器人灵巧手曲面跟踪方法，包括以下步骤：步骤一：在机器人灵巧手上安装压力传感器阵列；步骤二：扫描检测压力传感器阵列中每个传感器所受的正压力大小；步骤三：挑选所受正压力不为零且不在同一直线上的三个压力传感器；步骤四：根据步骤三所述三个压力传感器上所受正压力的差异调节传感器阵列所处平面与机器人灵巧手所接触曲面之间的夹角，直至所述三个压力传感器上所受正压力相等；步骤五：调节步骤四所述三个压力传感器所受的相同正压力到指定值。

进一步，步骤三中不在同一直线上的压力传感器为4个或以上。

本发明的有益效果在于：本方法可以让机器人灵巧手以恒定的力划过一个曲面，一方面可以实现平面检测，另一方面可以预测未知物体的曲面，实现机器人灵巧手对未知物体的抓取控制。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为具有压力传感器阵列的机器人灵巧手示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明所提出的基于压力传感器阵列的机器人灵巧手曲面跟踪方法，包括：步骤一：在机器人灵巧手4上安装压力传感器阵列5；步骤二：扫描检测压力传感器阵列5中每个传感器所受的正压力大小；步骤三：挑选所受正压力不为零且不在同一直线上的三个压力传感器；步骤四：根据步骤三所述三个压力传感器上所受正压力的差异调节传感器阵列所处平面与机器人灵巧手所接触曲面之间的夹角，直至所述三个压力传感器上所受正压力相等；步骤五：调节步骤四所述三个压力传感器所受的相同正压力到指定值。步骤三中不在同一直线上的压力传感器也可以为4个或以上。

图1为具有压力传感器阵列的机器人灵巧手示意图，如图1所示，实体部分4代表灵巧手手指，方块阵列5代表压力传感器阵列，当灵巧手手指4与外界物体触碰时，压力传感器阵列5会感受到相应的压力。

具体来说，当灵巧手手指4与外界物体触碰时，压力传感器阵列5会感受到相应的压力。通过扫描的方式检测每个压力传感器的受力状态，从中挑选所受正压力不为零且不在一条直线上的三个压力传感器1、2、3，先根据压力传感器2和3之间所受正压力的差异调整手指相应方向的角度直至压力传感器2和3所受压力相等，然后再根据压力传感器1和2、3之间所受正压力的差异调整相应方向的角度直至压力传感器1、2、3所受正压力相等。当压力传感器1、2、3所受正压力相等之后，调节它们与灵巧手所触碰物体表面之间的压力直至达到指定值。通过以上的调整过程可以实现机器人灵巧手对现场环境曲面的检测，并为实现更好的抓取控制提供条件。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。