[发明专利]一种基于视触融合的全向自适应触感手指及其使用方法

权利要求书

1.一种基于视触融合的全向自适应触感手指，其特征在于，包括：软体手指本体、图像传感器和支架；

所述图像传感器安装在所述支架之间，所述支架安装在所述软体手指本体的底部且所述图像传感器置于所述软体手指本体的正下方。

2.如权利要求1所述的全向自适应触感手指，其特征在于，所述软体手指本体为空间三维网络结构，所述空间三维网络结构基于节点的位置并采用连杆在空间中进行有序组合。

3.如权利要求1所述的全向自适应触感手指，其特征在于，所述图像传感器包括USB摄像头。

4.如权利要求1～3中任一项所述的全向自适应触感手指，其特征在于，所述支架由两个结构相同的半支架组合而成，所述支架的中部设有用于容纳所述图像传感器的容纳腔；所述软体手指本体通过螺栓与所述支架安装固定。

5.如权利要求1-4任一项所述的全向自适应触感手指的使用方法，其特征在于，包括：

在所述全向自适应触感手指与物体接触的过程，基于视触融合预测二维接触力位置及大小。

6.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述基于视触融合预测二维接触力位置及大小，具体包括：

模型建立：

获取多组接触变形过程中图像传感器捕捉到的图像I、加载高度及水平位移(Δx,h)以及接触位置的接触力沿水平和竖直方向的分力(Fx,Fy)，并将其分别存入传感图像集合A、加载位置集合B、接触力集合C中；

通过力学加载实验标定的方法，建立加载位置集合B到接触力集合C离散单映射的位力映射模型f_BC；

通过深度学习的方法，建立传感图像集合A到加载位置集合B抽象单映射的图位映射模型f_AB；

实验预测：

基于所述图像传感器实时获取软体手指本体的传感图像I_t；

基于所述图位映射模型f_AB和传感图像I_t，预测出当前的加载位置(Δx_t,h_t)；

基于所述位力映射模型f_BC和当前的加载位置(Δx_t,h_t)，预测出当前的二维接触力大小(Fx_t,Fy_t)。

7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述模型建立，包括：

将所述全向自适应触感手指安装在多轴力学测量平台上，将推杆作用于软体手指本体上；

通过在给定加载高度及水平位移(Δx,h)下，测量对应的支反力，获得对应的接触位置的接触力沿水平和竖直方向的分力(Fx,Fy)；

通过图像传感器获取软体手指本体的传感图像I；

重复上述步骤，得到所述传感图像集合A、加载位置集合B和接触力集合C。

8.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在所述模型建立过程中，

基于加载位置集合B和接触力集合C中对应的(Δx,h)和(Fx,Fy)，通过线性插值的方法，建立加载位置集合B到接触力集合C离散单映射的位力映射模型f_BC。

9.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在建立位力映射模型f_BC时，将软体手指本体的变形区域划分为N个矩形区域，将(Δx,h)所处矩形区域内所有测试点支反力的平均值作为该区域支反力的表征。

10.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在建立图位映射模型f_AB前，对原始图像I₀进行滤波、去噪、扩展和缩放处理，得到图像I。