[发明专利]一种两爪柔性机械手抓取力与抓取位姿控制系统及方法

说明书

本发明提供一种两爪柔性机械手抓取力与抓取位姿控制系统及方法，所述控制系统包括两爪柔性机械手，其包括对称设置于固定座上的第一爪和第二爪，所述第一爪和第二爪分别包括依次铰接的指根节、中指节和指尖节，以及指尖驱动气缸；驱动单元，用于提供并调节指尖驱动气缸的进气压力或者使左右指尖驱动气缸形成一定的气压差；传感单元，用于检测爪部夹取压力和指尖驱动气缸的进气压力；以及控制器，用于基于控制指令及爪部压力传感器和气压检测传感器采集的数据，控制所述气压调节器件动作以调节指尖驱动气缸的进气压力，进而控制两爪柔性机械手的夹取力大小和/或调整夹取位姿。

技术领域

本发明涉及柔性机械手控制技术领域，尤其涉及一种柔性机械手抓取力控制与夹取位姿微调的系统及方法。

背景技术

机械手末端执行器是机械手执行机构中的重要组成部件，其结构的设计对机械手抓取效果及工作效率有很大影响。而一般的机械手末端执行器大都为刚性结构，其抓取力较大，抓取的目标物大都是外表较坚硬、形状比较规则的目标物。

柔性机械手在工业领域的应用已经越来越广泛，在工业生产制造以及装配领域，机器人的应用及其广泛，而针对不同零件所具有的不同特征外型，以及目标件所要求的夹取力度的控制都有所不同。传统的机械手仅是针对单一目标件产品设计的专用机械手，其对多目标件的适应性差，换机成本又高。而工业机器人与柔性机械手的结合可以有效的解决对不同零部件夹取的适应性问题。但针对不同目标件所要求的不同夹取特性，提出了机械手对目标件实现可变夹取力的控制要求。对夹取力的控制也是柔性机械手的其中一项特征。

现有的针对抓持力控制的柔性机械手采用的是伺服驱动手指加角度传感器的控制模式，利用监测的柔性手指端夹取的角度变化值，换算成柔性手指变形贴片的变形量，从而计算出夹持力的大小。这种控制方法虽然对柔性机械手的力控制比较精确，但是不适用于工业领域使用。一方面这种控制方式比较复杂而且成本比较高。另一方面，工业领域中面对的目标件比较复杂，而且夹取特性要求不同、变化幅度大，现有的控制方式难以适应要求。比如说一般加工毛坯件就需要比较大的夹持力保证装夹精度，而薄壁件或者精密件就需要控制合适的抓持力进行适应性抓取。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明综合考虑成本、控制方式、适应性等要求，提出了一种新的机械手控制方式，采用气缸驱动手指的形式，通过调整气缸气压的大小实现对夹取力的控制。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的第一个方面为一种两爪柔性机械手抓取力与抓取位姿控制系统，包括：

两爪柔性机械手，其包括对称设置于固定座上的第一爪和第二爪，所述第一爪和第二爪分别包括依次铰接的指根节、中指节和指尖节，以及指尖驱动气缸，所述指尖驱动气缸的尾端与指根节铰接，活动端与指尖节铰接；

驱动单元，其包括气源和气压调节器件，用于提供并调节指尖驱动气缸的进气压力或者使左右指尖驱动气缸形成一定的气压差；

传感单元，其包括爪部压力传感器和气压检测传感器，用于检测爪部夹取压力和指尖驱动气缸的进气压力；

以及控制器，其连接所述气压调节器件、爪部压力传感器和气压检测传感器，用于基于控制指令及爪部压力传感器和气压检测传感器采集的数据，控制所述气压调节器件动作以调节指尖驱动气缸的进气压力，进而控制两爪柔性机械手的夹取力大小和/或调整夹取位姿。