[发明专利]一种用于智能产线的多模态力控无损抓取装置

说明书

本发明公开了一种用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，包括：双目图像采集器、力控抓手机械组件及控制系统；力控抓手机械组件上设有超声传感器、红外探测模块、薄膜压力传感器；双目图像采集器用于采集目标物的双目二维彩色图像信息；超声传感器采集机械爪与桌面的距离；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；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；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。本发明的多模态力控无损抓取装置综合视觉信息、力反馈信息和红外探测信息，实现多级力控，可配合机械臂实现无损抓取。

技术领域

本发明涉及无损抓取技术领域，尤其涉及一种用于智能产线的多模态 力控无损抓取装置。

背景技术

近年来随着制造业朝着自动化、多样化、精确化方的向发展，机器人 在生产线上得到了广泛的运用。而作为机器人的最前端，机械手的抓取性 能是机器人装配业应用研究中重要的一项。研究的目的就是要通过一系列 合理的接触约束消除被抓取物体的运动自由度，使物体达到受力平衡状态， 实现期望运动。

随着工业自动化的应用领域越来越广泛、抓取操作对象越来越多样化, 传统的机械手爪难以满足对于柔软、易碎物品的柔顺无损抓取要求。目前 常见的无损抓手有主动柔顺抓手、欠驱动抓手、软体材料抓手等。

其中欠驱动抓手、软体材料抓手均是通过设计抓手机械结构以达到对 目标物体外形的适应，从而实现无损抓取，如哈佛大学能源系和美国国防 部高级研究计划局(DARPA)的研究人员共同开发的出一种软体机械手。又 如公开号为CN111993452A的中国专利文献公开了一种气动可调节抓取直 径的软体抓手，包括三角支架、固定装置和气动软体单指，所述三角支架 包括若干个轨道，所有轨道的其中一端相互连接，固定装置滑动套设在轨 道上，所述固定装置和轨道之间设置有限位组件，所述固定装置底部设置 有插槽，插槽内插设有气动软体单指，气动软体单指内设空腔，插槽内设 置有用于固定气动软体单指的固定组件；所述气动软体单指一侧呈梳齿状 并朝向远离三角支架中心的方向设置；所述气动软体单指上连接有导气管 并连接气泵。

虽然这类抓手简化控制、重量较轻、可以适应柔性物体，但也存在抓 取效率较低、弯曲速度有限的缺点。

主动柔顺抓手则是通过获取力传感器的接触力信息，机械爪又把力反 馈信息转化为位置或速度调整量，完成无损抓取，如OnRobot公司的2FG7 平行电动夹持器。又如公开号为CN111017154A的中国专利文献公开了一 种水下目标无损抓取装置，包括底座、动力机构和抓取机构；特点是所述 底座内设置控制器，所述控制器控制所述抓取机构的抓取动作；所述抓取 机构固定连接在所述底座上，所述抓取机构在抓取目标时，将抓取的接触 力反馈到所述控制器，由控制器实时控制抓取机构的抓取力度；优点是通 过抓取机构抓取目标的接触力大小的实时情况反馈到所述控制器，由控制 器实时控制抓取机构的抓取力度，来实现对目标的无损抓取。

但仅通过接触力这一项信息来进行抓取，不能直接判断抓取动作是否 成功；在接触到物体之前也无法得知任何物体信息，只能将目标力数值设 为固定值，不能适应多种物体和易变形物体的抓取。

发明内容

本发明提供了一种综合视觉信息、力反馈信息和红外探测信息的用于 智能生产线的多模态无损力控抓取装置，通过分析上述三种信息实现多级 力控，可配合机械臂实现无损抓取。

本发明的技术方案如下：

一种用于智能产线的多模态力控无损抓取装置，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；