[发明专利]一种用于智能产线的多模态力控无损抓取装置

权利要求书

1.一种用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，其特征在于，包括：双目图像采集器、力控抓手机械组件及控制系统；

力控抓手机械组件包括支架以及安装在支架上的二指机械爪；

所述的二指机械爪上设有超声传感器；二指机械爪中，一侧指爪内侧设有红外探测模块，另一侧指爪内侧设有薄膜压力传感器；

所述的双目图像采集器用于采集含有目标物的桌面区域的双目二维彩色图像信息；

所述的超声传感器采集二指机械爪与桌面的距离；

所述的红外探测模块采集灰度信息，用于判断二指机械爪是否抓紧目标物；

所述的薄膜压力传感器采集二指机械爪与目标物之间的压力信息；

所述的控制系统根据双目图像采集器、超声传感器、红外探测模块和薄膜压力传感器所采集的信息，控制力控抓手机械组件对目标物的无损抓取。

2.根据权利要求1所述的用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，其特征在于，所述的二指机械爪的两指爪上部为长a宽b的机械爪主干，a:b＝5:3；机械爪主干外侧为平面，内侧含有直径为l＝50mm(丝杆滑台行程)，弧度为的凹陷；

所述的二指机械爪的两指爪下部为与主干外侧相切的圆弧齿，弧度为20°，直径为l；

所述的二指机械爪的两指爪中，一指爪含2齿，另一指爪含3齿。

3.根据权利要求1所述的用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，其特征在于，所述的二指机械爪中，一指爪内侧设有凹槽，凹槽边缘设有弹性垫圈，所述的红外探测模块设置在凹槽内。

4.根据权利要求3所述的用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，其特征在于，将抓手夹紧目标物、凹槽构成封闭空间时，红外探测模块的测量值设定为阈值I₀；

红外探测模块测量得到图像RGB信息，计算得灰度信息为

当抓手夹紧目标物、凹槽构成封闭空间时，红外检测模块读数达到阈值I₀，若抓手未夹紧目标物，则仍有外界环境光透进凹槽，红外探测模块的测量值I高于阈值I₀。

5.根据权利要求1所述的用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，其特征在于，所述的控制系统的控制策略为：

(1)通过双目图像采集器获取含义目标物的RGB图像信息img，经神经网络分类器判断目标物类型是否已知；

(2)若目标物类型已知，则从数据库中直接获取目标物的初始设定力F₀＝net{img}和控制器比例系数；

若目标物类型未知，则以1～2mm/s的速度驱动指爪，使二指机械爪逐渐夹住目标物，过程中获取薄膜压力传感器的电流变化时序数据x_n，通过神经网络，推测目标物的初始设定力F₀＝net{x_n}和控制器比例系数；

(3)通过超声传感器测量二指机械爪与桌面的距离d，d小于指爪长度a后，驱动指爪进行抓取并开始读取薄膜压力传感器的测量值F，构成闭环单回路控制，同时读取红外探测模块的测量值I；

(4)薄膜压力传感器的测量值F和红外探测模块的测量值I中，其中之一稳定至设定值后，开始进行判断：

(a)若薄膜压力传感器的测量值F稳定至F₀，红外探测模块的测量值I稳定至I₀，则抓取完成，不再调整机械爪的输出力大小；

(b)若红外探测模块的测量值I稳定至I₀，而薄膜压力传感器的测量值F小于F₀，则在薄膜压力传感器的测量值F达到设定值F₀前，抓手已夹紧目标物，此时无需再增大机械爪的输出力；

(c)若薄膜压力传感器的测量值F稳定至F₀，而红外探测模块的测量值I高于I₀，则以红外探测模块的测量值I为主控变量，薄膜压力传感器的测量值F为副控变量，构成串级回路，以红外探测模块的测量值I改变薄膜压力传感器的压力设定值F₀的大小；机械爪输出力F随之变化，逐渐逼近设定值F₀。